Sr Examen

Ecuación diferencial dy/dx=(y^2-1)/(x^2-1)

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

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \frac{C_{1} x - C_{1} + x + 1}{- C_{1} x + C_{1} + x + 1}$$
Respuesta [src]
       1 + x - C1 + C1*x
y(x) = -----------------
       1 + C1 + x - C1*x
$$y{\left(x \right)} = \frac{C_{1} x - C_{1} + x + 1}{- C_{1} x + C_{1} + x + 1}$$
Clasificación
separable
1st exact
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral