Sr Examen

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Ecuación diferencial yy'=2x*sqrt(1-y^2)

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

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

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

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

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.
$$\int \left(- \frac{y}{2 \sqrt{1 - y^{2}}}\right)\, dy = \int \left(- x\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$\frac{\sqrt{1 - y^{2}}}{2} = Const - \frac{x^{2}}{2}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = - \sqrt{1 - y^{2}{\left(x \right)}} = C_{1} + x^{2}$$
Respuesta [src]
    ___________          
   /      2             2
-\/  1 - y (x)  = C1 + x 
$$- \sqrt{1 - y^{2}{\left(x \right)}} = C_{1} + x^{2}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 9.094706113448725e-09)
(-5.555555555555555, 2.17e-322)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, 2.78363573e-315)
(1.1111111111111107, 6.971028255580836e+173)
(3.333333333333334, 3.1933833808213398e-248)
(5.555555555555557, 7.566503212566957e-67)
(7.777777777777779, 8.388243567336332e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)