Sr Examen

Ecuación diferencial yxsqrt(x^2+1)dx-sqrtydy=0

El profesor se sorprenderá mucho al ver tu solución correcta😉

v

Para el problema de Cauchy:

y() =
y'() =
y''() =
y'''() =
y''''() =

Gráfico:

interior superior

Solución

Ha introducido [src]
                           ________         
    ______ d              /      2          
- \/ y(x) *--(y(x)) + x*\/  1 + x  *y(x) = 0
           dx                               
$$x \sqrt{x^{2} + 1} y{\left(x \right)} - \sqrt{y{\left(x \right)}} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 0$$
x*sqrt(x^2 + 1)*y - sqrt(y)*y' = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$x \sqrt{x^{2} + 1} y{\left(x \right)} - \sqrt{y{\left(x \right)}} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = x \sqrt{x^{2} + 1}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = \sqrt{y{\left(x \right)}}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$\sqrt{y{\left(x \right)}}$$
obtendremos
$$\frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\sqrt{y{\left(x \right)}}} = x \sqrt{x^{2} + 1}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$\frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\sqrt{y{\left(x \right)}}} = dx x \sqrt{x^{2} + 1}$$
o
$$\frac{dy}{\sqrt{y{\left(x \right)}}} = dx x \sqrt{x^{2} + 1}$$

Tomemos la integral de las dos partes de la ecuación:
- de la parte izquierda la integral por y,
- de la parte derecha la integral por x.
$$\int \frac{1}{\sqrt{y}}\, dy = \int x \sqrt{x^{2} + 1}\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$2 \sqrt{y} = Const + \frac{x^{2} \sqrt{x^{2} + 1}}{3} + \frac{\sqrt{x^{2} + 1}}{3}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \frac{C_{1}^{2}}{4} + \frac{C_{1} x^{2} \sqrt{x^{2} + 1}}{6} + \frac{C_{1} \sqrt{x^{2} + 1}}{6} + \frac{x^{6}}{36} + \frac{x^{4}}{12} + \frac{x^{2}}{12} + \frac{1}{36}$$
Respuesta [src]
                                       ________            ________
              2    2    4    6        /      2        2   /      2 
       1    C1    x    x    x    C1*\/  1 + x     C1*x *\/  1 + x  
y(x) = -- + --- + -- + -- + -- + -------------- + -----------------
       36    4    12   12   36         6                  6        
$$y{\left(x \right)} = \frac{C_{1}^{2}}{4} + \frac{C_{1} x^{2} \sqrt{x^{2} + 1}}{6} + \frac{C_{1} \sqrt{x^{2} + 1}}{6} + \frac{x^{6}}{36} + \frac{x^{4}}{12} + \frac{x^{2}}{12} + \frac{1}{36}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
factorable
separable
1st exact
Bernoulli
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Bernoulli Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, nan)
(-5.555555555555555, nan)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, nan)
(1.1111111111111107, nan)
(3.333333333333334, nan)
(5.555555555555557, nan)
(7.777777777777779, nan)
(10.0, nan)
(10.0, nan)