Sr Examen

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

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = 1 - x$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = - \frac{1}{y{\left(x \right)}}$$
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
$$- y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 1 - x$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \sqrt{C_{1} + x^{2} - 2 x}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \sqrt{C_{1} + x^{2} - 2 x}$$
Respuesta [src]
           _______________
          /       2       
y(x) = -\/  C1 + x  - 2*x 
$$y{\left(x \right)} = - \sqrt{C_{1} + x^{2} - 2 x}$$
          _______________
         /       2       
y(x) = \/  C1 + x  - 2*x 
$$y{\left(x \right)} = \sqrt{C_{1} + x^{2} - 2 x}$$
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, 2.456031447347839e-10)
(-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, 2.2719528063134115e+184)
(7.777777777777779, 8.388243571812176e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)