Дифференциальное уравнение (4x −1)dy = (y − 7)dx

Вы ввели

  d              d                   
- --(y(x)) + 4*x*--(y(x)) = -7 + y(x)
  dx             dx                  

$$4 x \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} - \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = y{\left(x \right)} - 7$$

Подробное решение

Дано уравнение:
$$4 x \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} - \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = y{\left(x \right)} - 7$$
Это дифф. уравнение имеет вид:

f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

где
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = - \frac{1}{4 x - 1}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = 7 - y{\left(x \right)}$$
Приведём ур-ние к виду:

g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Разделим обе части ур-ния на g2(y)
$$7 - y{\left(x \right)}$$
получим
$$- \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y{\left(x \right)} - 7} = - \frac{1}{4 x - 1}$$
Этим самым мы разделили переменные x и y.

Теперь домножим обе части ур-ния на dx,
тогда ур-ние будет таким
$$- \frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y{\left(x \right)} - 7} = - \frac{dx}{4 x - 1}$$
или
$$- \frac{dy}{y{\left(x \right)} - 7} = - \frac{dx}{4 x - 1}$$

Возьмём от обеих частей ур-ния интегралы:
- от левой части интеграл по y,
- от правой части интеграл по x.
$$\int \left(- \frac{1}{y - 7}\right)\, dy = \int \left(- \frac{1}{4 x - 1}\right)\, dx$$
Подробное решение интеграла с y
Подробное решение интеграла с x
Возьмём эти интегралы
$$- \log{\left(y - 7 \right)} = Const - \frac{\log{\left(4 x - 1 \right)}}{4}$$
Подробное решение простого уравнения
Мы получили обыкн. ур-ние с неизвестной y.
(Const - это константа)

Решением будет:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = C_{1} \sqrt[4]{4 x - 1} + 7$$

Ответ

              4 __________
y(x) = 7 + C1*\/ -1 + 4*x 

$$y{\left(x \right)} = C_{1} \sqrt[4]{4 x - 1} + 7$$

Классификация

separable

1st exact

1st linear

almost linear

linear coefficients

1st power series

lie group

separable Integral

1st exact Integral

1st linear Integral

almost linear Integral

linear coefficients Integral

Численный ответ

(x, y):

(-10.0, 0.75)

(-7.777777777777778, 1.120398603764596)

(-5.555555555555555, 1.5779940880233518)

(-3.333333333333333, 2.194143243103549)

(-1.1111111111111107, 3.227125574256475)

(1.1111111111111107, 6.99999210440789)

(3.333333333333334, 6.99999210440789)

(5.555555555555557, 2.787318153179911e+179)

(7.777777777777779, 8.388243567736266e+296)

(10.0, 3.861029683e-315)