Matemáticas, pregunta formulada por sortega1621, hace 1 mes

muestre la relación t^2+Cy^2=1, es solución de la ecuación diferencial dy/dt= t y /t^2-1

Respuestas a la pregunta

Contestado por ledissuares33
1

Respuesta:

La solución de la ecuación diferencial es y=x

Explicación paso a paso:

La ecuación se puede resolver por separación de variables, pasándola en limpio queda:

\frac{dy}{dx}=\frac{y^2-1}{x^2-1}

dx

dy

=

x

2

−1

y

2

−1

Efectuamos la separación de variables y queda:

\frac{dy}{y^2-1}=\frac{dx}{x^2-1}

y

2

−1

dy

=

x

2

−1

dx

La única forma de proseguir es la descomposición en ambos miembros en fracciones simples.

\begin{gathered}\frac{1}{x^2-1}=\frac{1}{(x+1)(x-1)}=\frac{A}{x+1}+\frac{B}{x-1}\\\\A(x-1)+B(x+1)=1\\Ax+Bx=0= > A+B=0\\B-A=1\end{gathered}

x

2

−1

1

=

(x+1)(x−1)

1

=

x+1

A

+

x−1

B

A(x−1)+B(x+1)=1

Ax+Bx=0=>A+B=0

B−A=1

Nos queda resolver el sistema de ecuaciones, si sumamos ambas nos queda:

\begin{gathered}2B=1\\\\B=\frac{1}{2}\end{gathered}

2B=1

B=

2

1

Y si las restamos queda:

\begin{gathered}2A=-1\\A=-\frac{1}{2}\end{gathered}

2A=−1

A=−

2

1

La ecuación diferencial queda:

\begin{gathered}(\frac{-1/2}{x+1}+\frac{1/2}{x-1})dx=(\frac{-1/2}{y+1}+\frac{1/2}{y-1})dy\\\\(\frac{-1}{x+1}+\frac{1}{x-1})dx=(\frac{-1}{y+1}+\frac{1}{y-1})dy\end{gathered}

(

x+1

−1/2

+

x−1

1/2

)dx=(

y+1

−1/2

+

y−1

1/2

)dy

(

x+1

−1

+

x−1

1

)dx=(

y+1

−1

+

y−1

1

)dy

Si integramos en ambos miembros queda:

\begin{gathered}-ln(\frac{1}{x+1})+ln(\frac{1}{x-1})+C_1=-ln(\frac{1}{y+1})+ln(\frac{1}{y-1})+C_2\\\\ln(x+1)-ln(x-1)+C_1=ln(y+1)-ln(y-1)+C_2\\\\\frac{x+1}{x-1}.C=\frac{y+1}{y-1}\end{gathered}

−ln(

x+1

1

)+ln(

x−1

1

)+C

1

=−ln(

y+1

1

)+ln(

y−1

1

)+C

2

ln(x+1)−ln(x−1)+C

1

=ln(y+1)−ln(y−1)+C

2

x−1

x+1

.C=

y−1

y+1

Ahora despejamos 'y':

\begin{gathered}(y-1)(\frac{x+1}{x-1}.C)=y+1\\\\y.C(\frac{x+1}{x-1})-(\frac{x+1}{x-1}).C=y+1\\\\y.C(\frac{x+1}{x-1}})-y=1+\frac{x+1}{x-1}.C\\\\y=\frac{1+\frac{x+1}{x-1}.C}{\frac{x+1}{x-1}.C-1}\\\\y=\frac{x(1+C)+C-1}{x(C-1)+1+C}\end{gathered}

La función quedó con esa expresión, ahora queda hallar el valor de la constante C:

\begin{gathered}2=\frac{2(1+C)+C-1}{2(C-1)+1+C}\\\\2=\frac{2+2C+C-1}{2C-2+1+C}=\frac{1+3C}{3C-1}\\\\6C-2=3C+1\\C=1\end{gathered}

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