Hallar la solución general de la ecuación diferencial parcial...

He enviado antes esta pregunta pero no se si la hayan podido visualizar... De antemano les agradezco su apoyo! Muchas gracias Todoexpertos!

PROBLEMA:

Hallar la solución general de la ecuación diferencial parcial de primer grado
yu_x-x u_y=xyu^2.
Hallar la solución particular al problema de Cauchy con curva dato x=y=u.

Las curvas características se obtienen al resolver un sistema no lineal de ecuaciones diferenciales ordinarias.

1 respuesta

Respuesta
1
$$\begin{align}& \end{align}$$

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¡Hola Zankass!

Yo esto no lo sé hacer.

Por analogía con algún ejemplo que he visto:

$$\begin{align}&yu_x-xu_y=xyu^2\\&\\&\frac{dx}{d\tau}=y,\quad \frac{dy}{d\tau}=-x,\quad \frac {du}{d\tau}=xyu^2\\&\\&\text{de las dos primeras tenemos}\\&\\&\frac{dx}{y}=-\frac{dy}{x}\\&\\&xdx=-ydy\\&\\&\frac {x^2}2=-\frac{y^2}{2}+C\\&\\&x^2=-y^2+C_1\\&\\&C_1=x^2+y^2\\&\\&\text{de la primera y tercera}\\&\\&dx=\frac{du}{xu^2}\\&\\&xdx=\frac{du}{u^2}\\&\\&\frac {x^2}2=-\frac 1u+C_2\\&\\&C_2=\frac {x^2}{2}+\frac 1u\end{align}$$

Y el resto de cosas endemoniadas que hacen no lo sé, necesitaría un sitio que lo expliquen fácil y no lo encuentro.  Si te sirve de algo lo que hice bien venido sea.

Si acaso te puedo decir que x=y=u  se debe traducir en

u(t,t)=t

Saludos.

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¿Pero  qué significado tiene lo de x=y=u?

Si te dan eso ya te han dado la respuesta, no necesitas calcular nada. Se supone que te tienen que dar alguna condición que te permita elegir entre las infinitas soluciones, pero no que te den ya la solución. Revisa el enunciado.

Saludos.

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Vamos a ver qué hago.

$$\begin{align}&\text{Habíamos obtenido}\\&\\&C_1=x^2+y^2\\&\\&C_2=\frac{x^2}{2}+\frac 1u\implies\\&\\&\frac 1u= C_2 -\frac{x^2}{2}= \frac{2C_2-x^2}{2}\implies\\&\\&u=\frac{2}{C_2-x^2}\\&\\&\text{ya que la constante de iontegración se puede}\\&\text{acomodar a nuestro gusto}\\&C_2 \text{ es } C_1 \text{ por algo}\\&\\&u=\frac{2}{C_3(x^2+y^2)-x^2}\\&\\&\text{Haciendo }x=y=u\\&\\&x=\frac{2}{2C_3x^2-x^2}\\&\\&2C_3x^3-x^3=2\\&\\&C_3=\frac{2+x^3}{2x^3}\\&\\&u=\frac{2}{\frac{2+x^3}{x^3}(x^2+y^2)-x^2}=\\&\\&\frac{2x^3}{(2+x^3)(x^2+y^2)-x^5}=\\&\\&\frac{2x^3}{2x^2+2y^2+x^3y^2}\\&\\&\\&\end{align}$$

Si fuera eso sería un premio porque no tenía ni idea.  NO le hagas mucho caso salvo que tu veas que está bien.

Saludos

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Además ya he comprobado que esa respuesta está mal, me equivoqué en algo.

Lo que sí esta comprobado es que la la función

$$\begin{align}&u=\frac{2}{C(x^2+y^2)-x^2}\end{align}$$

cumple la ecuación diferencial.  Es la parte de calcular C la que me falla y que de momento no se cómo resolver, tengo que dejarlo ahora.

Saludos.

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