Sr Examen

Ecuación diferencial dx/dt=(t/x^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            t  
--(x(t)) = -----
dt          2   
           x (t)
$$\frac{d}{d t} x{\left(t \right)} = \frac{t}{x^{2}{\left(t \right)}}$$
x' = t/x^2
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\frac{d}{d t} x{\left(t \right)} = \frac{t}{x^{2}{\left(t \right)}}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(x)*x' = f2(x)*g2(x),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(t \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(t \right)} = t$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(x \right)} = \frac{1}{x^{2}{\left(t \right)}}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(x)/g2(x)*x'= f2(x)/f1(x).

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{x_{1}} = x{\left(t \right)} = \sqrt[3]{C_{1} + \frac{3 t^{2}}{2}}$$
$$\operatorname{x_{2}} = x{\left(t \right)} = \frac{\left(-1 - \sqrt{3} i\right) \sqrt[3]{C_{1} + \frac{3 t^{2}}{2}}}{2}$$
$$\operatorname{x_{3}} = x{\left(t \right)} = \frac{\left(-1 + \sqrt{3} i\right) \sqrt[3]{C_{1} + \frac{3 t^{2}}{2}}}{2}$$
Respuesta [src]
            ___________
           /         2 
          /       3*t  
x(t) = 3 /   C1 + ---- 
       \/          2   
$$x{\left(t \right)} = \sqrt[3]{C_{1} + \frac{3 t^{2}}{2}}$$
            ___________               
           /         2                
          /       3*t   /         ___\
       3 /   C1 + ---- *\-1 - I*\/ 3 /
       \/          2                  
x(t) = -------------------------------
                      2               
$$x{\left(t \right)} = \frac{\left(-1 - \sqrt{3} i\right) \sqrt[3]{C_{1} + \frac{3 t^{2}}{2}}}{2}$$
            ___________               
           /         2                
          /       3*t   /         ___\
       3 /   C1 + ---- *\-1 + I*\/ 3 /
       \/          2                  
x(t) = -------------------------------
                      2               
$$x{\left(t \right)} = \frac{\left(-1 + \sqrt{3} i\right) \sqrt[3]{C_{1} + \frac{3 t^{2}}{2}}}{2}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
Bernoulli
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Bernoulli Integral
Respuesta numérica [src]
(t, x):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, -0.004063040009679817)
(-5.555555555555555, 2.17e-322)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, 2.78363573e-315)
(1.1111111111111107, 8.427456047434801e+197)
(3.333333333333334, 3.1933833808213433e-248)
(5.555555555555557, 1.7373559329555976e-47)
(7.777777777777779, 8.38824357181113e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)