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Differential-Equations Separable Differential Equations, guaranteed and verified 100% Pass

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Separable Differential Equations


𝑑𝑦
Def. A first order differential equation, = 𝐻(𝑥, 𝑦), is called separable if we
𝑑𝑥
can write 𝐻 (𝑥, 𝑦) = 𝑔(𝑥 )ℎ(𝑦).
In that case:
𝑑𝑦
= 𝑔(𝑥)ℎ(𝑦)
𝑑𝑥
1
𝑑𝑦 = 𝑔(𝑥 )𝑑𝑥
ℎ(𝑦)

then,
1
∫ ℎ(𝑦) 𝑑𝑦 = ∫ 𝑔(𝑥 )𝑑𝑥 .



Ex. Solve the initial value problem
𝑑𝑦
= −8𝑥𝑦; 𝑦(0) = 4.
𝑑𝑥



Notice that 𝐻 (𝑥, 𝑦) = (−8𝑥 )(𝑦) = 𝑔(𝑥 )ℎ(𝑦).
𝑑𝑦
= −8𝑥𝑑𝑥
𝑦
𝑑𝑦
∫ 𝑦 = ∫ −8𝑥𝑑𝑥

ln| 𝑦| + 𝑐1 = −4𝑥 2 + 𝑐2
ln| 𝑦| = −4𝑥 2 + 𝑐3
2
𝑒 ln| 𝑦| = 𝑒 −4𝑥 +𝑐3
2 2
|𝑦| = 𝑒 −4𝑥 ⋅ 𝑒 𝑐3 = 𝐴𝑒 −4𝑥 ; (general solution).

, 2


𝑦(0) = 4 so,
2
|𝑦(0)| = 4 = 𝐴𝑒 −4(0)
4 = 𝐴𝑒 0 = 𝐴
2
So, |𝑦| = 4𝑒 −4𝑥
But 𝑦(0) = 4 > 0 so 𝑦 > 0 near 𝑥 = 0.
Thus 𝑦 = |𝑦| and
2
𝑦 = 4𝑒 −4𝑥 (particular solution).


Ex. Solve the initial value problem
𝑑𝑦 5−4𝑥
= 𝑦(4𝑦 2 +2) ; 𝑦(1) = 2.
𝑑𝑥



𝑑𝑦 5−4𝑥 1
= 4𝑦 3 +2𝑦 = (5 − 4𝑥) (4𝑦3 +2𝑦) = 𝑔(𝑥)ℎ(𝑦).
𝑑𝑥

(4𝑦 3 + 2𝑦)𝑑𝑦 = (5 − 4𝑥 )𝑑𝑥
∫(4𝑦 3 + 2𝑦) 𝑑𝑦 = ∫(5 − 4𝑥 )𝑑𝑥
𝑦 4 + 𝑦 2 + 𝑐1 = 5𝑥 − 2𝑥 2 + 𝑐2
𝑦 4 + 𝑦 2 = 5𝑥 − 2𝑥 2 + 𝑐3 (general solution).

One can’t easily solve this equation for 𝑦 in terms of 𝑥, so we leave the
solution in this form. This equation represents a set of curves in the 𝑥-𝑦 plane
𝑑𝑦 5−4𝑥
where = 4𝑦 3 +2𝑦 at every point (𝑥, 𝑦) that fits the equation
𝑑𝑥
𝑦 4 + 𝑦 2 = 5𝑥 − 2𝑥 2 + 𝑐3 .

Escuela, estudio y materia

Institución
Math
Grado
Math

Información del documento

Subido en
29 de diciembre de 2024
Número de páginas
13
Escrito en
2024/2025
Tipo
NOTAS DE LECTURA
Profesor(es)
Auroux, denis
Contiene
Todas las clases

Temas

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