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[Risolto] Equazione differenziale ordinaria non lineare

  

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(xy' - y)^2/y' = C

proviene dal problema geometrico di individuare la famiglia di curve piane per le quali la tangente in ogni punto forma con gli assi cartesiani un triangolo di area costante.

Cercando una soluzione nella forma y = x^d ho trovato le iperboli equilatere y = k/x.

 

Ma come si risolve in generale ? Wolfram e Symbolab non danno passaggi.

Qualcuno ha un'idea ?

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1 Risposta



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Io i passaggi di WolframAlpha li ho trovati e, almeno all'inizio, assomigliano all'idea che m'era venuta guardando l'espressione scritta da te; poi diventano intricati e macchinosi, ma conducono al fascio d'iperboli che hai trovato tu.
* (x*y' - y)^2/y' = C ≡
≡ ((x*y' - y)^2 - C*y' = 0) & (y' != 0) ≡
≡ ((x^2)*(y')^2 - (2*x*y + C)*y' + y^2 = 0) & (y' != 0) ≡
≡ ((x^2)*z^2 - (2*x*y + C)*z + y^2 = 0) & (z != 0) ≡
≡ (z = ((2*x*y + C) ± √((4*x*y + C)*C))/(2*x^2)) & (((2*x*y + C) ± √((4*x*y + C)*C))/(2*x^2) != 0) ≡
≡ (y' = ((2*x*y + C) - √((4*x*y + C)*C))/(2*x^2)) & (((2*x*y + C) - √((4*x*y + C)*C))/(2*x^2) != 0)
oppure
≡ (y' = ((2*x*y + C) + √((4*x*y + C)*C))/(2*x^2)) & (((2*x*y + C) + √((4*x*y + C)*C))/(2*x^2) != 0)
------------------------------
Quindi con la mia sostituzione z = y', bella semplice e naturale, le cose peggiorano anziché semplificarsi. Con la sostituzione proposta da WolframAlpha
* z = 4*x*y + C
si ha
* (y = (z - C)/(4*x)) & (x != 0)
* (y' = (x*z' - z + C)/(4*x^2)) & (x != 0)
* ((x^2)*(y')^2 - (2*x*y + C)*y' + y^2 = 0) & (y' != 0) ≡
≡ ((x^2)*(z')^2 - 4*x*z*z' + 4*(z - C)*z = 0) & (y' != 0) & (x != 0) ≡
≡ ((z' = 2*(z - √(C*z))/x) oppure (z' = 2*(z + √(C*z))/x)) & (y' != 0) & (x != 0) ≡
≡ ((z = ((C*e^(c/2) - x)^2)/(C*e^c)) oppure (z = (C - c*x)^2/C)) & (y' != 0) & (x != 0) ≡
≡ ((4*x*y + C = ((C*e^(c/2) - x)^2)/(C*e^c)) oppure (4*x*y + C = (C - c*x)^2/C)) & (y' != 0) & (x != 0) ≡
≡ ((y = - C/(4*x)) oppure (y = - C/(4*x))) & (y' != 0) & (x != 0) ≡
≡ (x*y = - C/4) & (y' != 0) & (x != 0)
------------------------------
NON TI FIDARE: ripercorri tutto passo per passo, la mia atrofia cerebrale è dichiarata da un referto di pronto soccorso (TAC encefalo del 27 maggio 2023).

 

@exprof Ti ringrazio per il tempo che ci hai speso. La soluzione che dà Wolfram é più sofisticata e più efficace forse della mia, ma non risolve il problema "come ci é arrivato". Il Manuale Schaum 3 invece indicava diversamente l'incognita e poi riconosceva un'equazione di Clairaut. Insomma sembra non esserci una via "elementare".



Risposta
SOS Matematica

4.6
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