Sr Examen

Ecuación diferencial dy/dx=10+3y-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)) = 10 - y (x) + 3*y(x)
dx                            
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = - y^{2}{\left(x \right)} + 3 y{\left(x \right)} + 10$$
y' = -y^2 + 3*y + 10
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = - y^{2}{\left(x \right)} + 3 y{\left(x \right)} + 10$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = -1$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = y^{2}{\left(x \right)} - 3 y{\left(x \right)} - 10$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$y^{2}{\left(x \right)} - 3 y{\left(x \right)} - 10$$
obtendremos
$$\frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{2}{\left(x \right)} - 3 y{\left(x \right)} - 10} = -1$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$\frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{2}{\left(x \right)} - 3 y{\left(x \right)} - 10} = - dx$$
o
$$\frac{dy}{y^{2}{\left(x \right)} - 3 y{\left(x \right)} - 10} = - dx$$

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.
$$\int \frac{1}{y^{2} - 3 y - 10}\, dy = \int \left(-1\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$\frac{\log{\left(y - 5 \right)}}{7} - \frac{\log{\left(y + 2 \right)}}{7} = Const - x$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \frac{2 e^{7 C_{1} - 7 x} + 5}{e^{7 C_{1} - 7 x} - 1}$$
Respuesta [src]
        /       -7*x + 7*C1\ 
       -\5 + 2*e           / 
y(x) = ----------------------
               -7*x + 7*C1   
         -1 + e              
$$y{\left(x \right)} = - \frac{2 e^{7 C_{1} - 7 x} + 5}{e^{7 C_{1} - 7 x} - 1}$$
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, 4.999998098844263)
(-5.555555555555555, 5.000000000467562)
(-3.333333333333333, 5.0000000001453975)
(-1.1111111111111107, 5.000000000023958)
(1.1111111111111107, 5.000000000004653)
(3.333333333333334, 5.000000000001015)
(5.555555555555557, 5.000000000000225)
(7.777777777777779, 5.000000000000214)
(10.0, 5.0000000000002025)
(10.0, 5.0000000000002025)