Sr Examen

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Ecuación diferencial (1+exp^(2*x))y*y`=exp^(2x)

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

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \sqrt{C_{1} + \log{\left(e^{2 x} + 1 \right)}}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \sqrt{C_{1} + \log{\left(e^{2 x} + 1 \right)}}$$
Respuesta [src]
           ____________________
          /         /     2*x\ 
y(x) = -\/  C1 + log\1 + e   / 
$$y{\left(x \right)} = - \sqrt{C_{1} + \log{\left(e^{2 x} + 1 \right)}}$$
          ____________________
         /         /     2*x\ 
y(x) = \/  C1 + log\1 + e   / 
$$y{\left(x \right)} = \sqrt{C_{1} + \log{\left(e^{2 x} + 1 \right)}}$$
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]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.7500001449007164)
(-5.555555555555555, 0.7500101623087688)
(-3.333333333333333, 0.7508478810522332)
(-1.1111111111111107, 0.8157142080053549)
(1.1111111111111107, 1.6992975181290562)
(3.333333333333334, 2.6889475415296586)
(5.555555555555557, 3.416668904913195)
(7.777777777777779, 4.014729964307128)
(10.0, 4.534589424801472)
(10.0, 4.534589424801472)