Sr Examen

Ecuación diferencial dy/y^4=x^7dx

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            
--(y(x))     
dx          7
-------- = x 
  4          
 y (x)       
$$\frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{4}{\left(x \right)}} = x^{7}$$
y'/y^4 = x^7
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{4}{\left(x \right)}} = x^{7}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = - x^{7}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = - y^{4}{\left(x \right)}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$- y^{4}{\left(x \right)}$$
obtendremos
$$- \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{4}{\left(x \right)}} = - x^{7}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{4}{\left(x \right)}} = - dx x^{7}$$
o
$$- \frac{dy}{y^{4}{\left(x \right)}} = - dx x^{7}$$

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.
$$\int \left(- \frac{1}{y^{4}}\right)\, dy = \int \left(- x^{7}\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$\frac{1}{3 y^{3}} = Const - \frac{x^{8}}{8}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = 2 \sqrt[3]{- \frac{1}{C_{1} + 3 x^{8}}}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \sqrt[3]{- \frac{1}{C_{1} + x^{8}}} \left(\frac{\left(-1\right) 3^{\frac{2}{3}}}{3} - \sqrt[6]{3} i\right)$$
$$\operatorname{y_{3}} = y{\left(x \right)} = \sqrt[3]{- \frac{1}{C_{1} + x^{8}}} \left(- \frac{3^{\frac{2}{3}}}{3} + \sqrt[6]{3} i\right)$$
Respuesta [src]
              ___________
             /    -1     
y(x) = 2*   /  --------- 
         3 /           8 
         \/    C1 + 3*x  
$$y{\left(x \right)} = 2 \sqrt[3]{- \frac{1}{C_{1} + 3 x^{8}}}$$
            _________ /   2/3          \
           /   -1     |  3        6 ___|
y(x) =    /  ------- *|- ---- - I*\/ 3 |
       3 /         8  \   3            /
       \/    C1 + x                     
$$y{\left(x \right)} = \sqrt[3]{- \frac{1}{C_{1} + x^{8}}} \left(- \frac{3^{\frac{2}{3}}}{3} - \sqrt[6]{3} i\right)$$
            _________ /   2/3          \
           /   -1     |  3        6 ___|
y(x) =    /  ------- *|- ---- + I*\/ 3 |
       3 /         8  \   3            /
       \/    C1 + x                     
$$y{\left(x \right)} = \sqrt[3]{- \frac{1}{C_{1} + x^{8}}} \left(- \frac{3^{\frac{2}{3}}}{3} + \sqrt[6]{3} i\right)$$
Clasificación
separable
1st exact
Bernoulli
separable reduced
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Bernoulli Integral
separable reduced Integral