Ejercicio

$\frac{dy}{dx}\:-\frac{y}{x}=\frac{x}{3y}$

Solución explicada paso por paso

1

Necesitamos aislar la variable dependiente $y$, podemos hacerlo restando $\frac{-y}{x}$ simultáneamente a ambos miembros de la ecuación

$\frac{dy}{dx}=\frac{x}{3y}-\frac{-y}{x}$
2

Multiplicando la fracción por $-1$

$\frac{dy}{dx}=\frac{x}{3y}+\frac{y}{x}$
3

Multiplicar ambos miembros de la ecuación por $dx$

$dy=\left(\frac{x}{3y}+\frac{y}{x}\right)dx$
4

El mínimo común múltiplo (MCM) de una suma de fracciones algebraicas consiste en el producto de los factores comunes con mayor exponente, y los factores no comunes

$M.C.M.=3yx$
5

Obtenido el mínimo común multiplo (MCM), lo colocamos como denominador de cada fracción, y en el numerador de cada fracción añadimos los factores que nos hacen falta para completar

$\frac{x\cdot x}{3yx}+\frac{3y\cdot y}{3yx}$
6

Combinar y simplificar todos los términos dentro de una misma fracción con $3yx$ como denominador común

$dy=\frac{x^2+3y^2}{3yx}dx$
7

Dividir ambos lados de la ecuación entre $dx$

$\frac{dy}{dx}=\frac{x^2+3y^2}{3yx}$
8

Podemos identificar que la ecuación diferencial $\frac{dy}{dx}=\frac{x^2+3y^2}{3yx}$ es homogénea, ya que está escrita en su forma estándar $\frac{dy}{dx}=\frac{M(x,y)}{N(x,y)}$, donde $M(x,y)$ y $N(x,y)$ constituyen las derivadas parciales de la función de dos variables $f(x,y)$ y ambas son funciones homogéneas del mismo grado

$\frac{dy}{dx}=\frac{x^2+3y^2}{3yx}$
9

Hacemos la sustitución: $y=ux$

$\frac{u\cdot dx+x\cdot du}{dx}=\frac{x^2+3\left(ux\right)^2}{3ux\cdot x}$
10

Expandir y simplificar

$3udu=\frac{1}{x}dx$
11

Integramos ambos lados de la ecuación diferencial, el lado izquierdo con respecto a $u$, y el lado derecho con respecto a $x$

$\int3udu=\int\frac{1}{x}dx$
12

Resolver la integral $\int3udu$ y reemplazar el resultado en la ecuación diferencial

$\frac{3}{2}u^2=\int\frac{1}{x}dx$
13

Resolver la integral $\int\frac{1}{x}dx$ y reemplazar el resultado en la ecuación diferencial

$\frac{3}{2}u^2=\ln\left|x\right|+C_0$
14

Reemplazar $u$ con el valor $\frac{y}{x}$

$\frac{3}{2}\left(\frac{y}{x}\right)^2=\ln\left(x\right)+C_0$
15

Aplicando la propiedad de la potencia de un cociente: $\displaystyle\left(\frac{a}{b}\right)^n=\frac{a^n}{b^n}$

$\frac{3}{2}\frac{y^2}{x^2}=\ln\left|x\right|+C_0$
16

Multiplicando fracciones $\frac{3}{2} \times \frac{y^2}{x^2}$

$\frac{3y^2}{2x^2}=\ln\left|x\right|+C_0$
17

Encontrar la solución explícita a la ecuación diferencial. Necesitamos despejar la variable $y$

$y=\sqrt{\frac{2\left(\ln\left(x\right)+c_0\right)}{3}}x,\:y=-\sqrt{\frac{2\left(\ln\left(x\right)+c_0\right)}{3}}x$

Respuesta final al problema

$y=\sqrt{\frac{2\left(\ln\left(x\right)+c_0\right)}{3}}x,\:y=-\sqrt{\frac{2\left(\ln\left(x\right)+c_0\right)}{3}}x$

¿Cómo debo resolver este problema?

  • Ecuación Diferencial Homogénea
  • Ecuación Diferencial Exacta
  • Ecuación Diferencial Lineal
  • Ecuación Diferencial Separables
  • Integrar por fracciones parciales
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log
log
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>
<
>=
<=
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cot
sec
csc

asin
acos
atan
acot
asec
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