Sr Examen

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Ecuación diferencial dx+dy/sqrt(y)=dx/x

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

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \frac{C_{1}^{2}}{4} - \frac{C_{1} x}{2} + \frac{C_{1} \log{\left(x \right)}}{2} + \frac{x^{2}}{4} - \frac{x \log{\left(x \right)}}{2} + \frac{\log{\left(x \right)}^{2}}{4}$$
Respuesta [src]
         2    2      2                                 
       C1    x    log (x)   C1*log(x)   C1*x   x*log(x)
y(x) = --- + -- + ------- + --------- - ---- - --------
        4    4       4          2        2        2    
$$y{\left(x \right)} = \frac{C_{1}^{2}}{4} - \frac{C_{1} x}{2} + \frac{C_{1} \log{\left(x \right)}}{2} + \frac{x^{2}}{4} - \frac{x \log{\left(x \right)}}{2} + \frac{\log{\left(x \right)}^{2}}{4}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, nan)
(-5.555555555555555, nan)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, nan)
(1.1111111111111107, nan)
(3.333333333333334, nan)
(5.555555555555557, nan)
(7.777777777777779, nan)
(10.0, nan)
(10.0, nan)