Spiegare gentilmente i ragionamenti, i passaggi e argomentare.
$ y' = \frac{y+x}{y-x} $ Equazione omogenea
Poniamo z = y/x ⇒ y = zx ⇒ y' = z'x + z per cui
$ z'x + z = \frac{z+1}{z-1} $
$ z'x = \frac{z+1}{z-1} - z \; ⇒ \; z'x = \frac {-z^2+2z+1}{z-1}$
Quest'ultima è una ODE a variabili separabili.
1. Separare. $ \frac{z-1}{-z^2+2z+1} dz = \frac{dx}{x}$
2. Integrare. $ \int \frac{z-1}{-z^2+2z+1} \, dz = \int \frac{1}{x} \, dx \; ⇒ \; -\frac{1}{2} ln(-z^2+2z+1) = ln(x) + c $
3. Esplicitare. $ -\frac{1}{2} ln(-z^2+2z+1) = ln(x) + ln(c') $ una costante reale può essere espressa come log(c'). Di seguito indicheremo con c qualsiasi costante
$ ln(-z^2+2z+1) = ln(\frac{1}{x^2}) + ln(c) $
$ ln(-z^2+2z+1) = ln(\frac{c}{x^2}) $
$ -z^2+2z+1 - \frac{c}{x^2} = 0 $
Risolvendo l'equazione di secondo grado
$ z = \frac{x^2 \pm \sqrt{x^2(x^2-c)}}{x^2} $
Ritornando alla variabile originaria
$ \frac{y}{x} = \frac{x^2 \pm \sqrt{x^2(x^2-c)}}{x^2} $
$ y(x) = x \pm \sqrt{x^2-c} $