Sr Examen

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Ecuación diferencial dy*(x^3+1)=dx*e^y*x^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]
 3 d          d           2  y(x)
x *--(y(x)) + --(y(x)) = x *e    
   dx         dx                 
$$x^{3} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = x^{2} e^{y{\left(x \right)}}$$
x^3*y' + y' = x^2*exp(y)
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$x^{3} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = x^{2} e^{y{\left(x \right)}}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = \frac{x^{2}}{x^{3} + 1}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = e^{y{\left(x \right)}}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$e^{y{\left(x \right)}}$$
obtendremos
$$e^{- y{\left(x \right)}} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{x^{2}}{x^{3} + 1}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$dx e^{- y{\left(x \right)}} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{dx x^{2}}{x^{3} + 1}$$
o
$$dy e^{- y{\left(x \right)}} = \frac{dx x^{2}}{x^{3} + 1}$$

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.
$$\int e^{- y}\, dy = \int \frac{x^{2}}{x^{3} + 1}\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$- e^{- y} = Const + \frac{\log{\left(x^{3} + 1 \right)}}{3}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \log{\left(- \frac{1}{C_{1} + \log{\left(x^{3} + 1 \right)}} \right)} + \log{\left(3 \right)}$$
Respuesta [src]
                   /      -1        \
y(x) = log(3) + log|----------------|
                   |        /     3\|
                   \C1 + log\1 + x //
$$y{\left(x \right)} = \log{\left(- \frac{1}{C_{1} + \log{\left(x^{3} + 1 \right)}} \right)} + \log{\left(3 \right)}$$
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, 0.32288561266794713)
(-5.555555555555555, -0.05993677418916915)
(-3.333333333333333, -0.45727879840882857)
(-1.1111111111111107, -1.1328436357491525)
(1.1111111111111107, -2.5596825585953638)
(3.333333333333334, 3.1933833808213433e-248)
(5.555555555555557, 7.566503212566957e-67)
(7.777777777777779, 8.388243571811508e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)