Cómo encontrar el factor integrador para esta ecuación diferencial no exacta: y dx – (y ^ 2 + x ^ 2 + x) dy = 0

La ecuación dada es [matemática] ydx – (y ^ 2 + x ^ 2 + x) dy = 0 [/ matemática]

Puedo escribir esto como
[matemáticas] ydx – (y ^ 2 + x ^ 2) dy -xdy = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] – (xdy – ydx) – (y ^ 2 + x ^ 2) dy = 0 \… Eq \ -> \ 1 [/ matemáticas]

Si estás bien versado en diferenciar,

Sabrías que …

[matemáticas] -d [\ tan ^ {- 1} \ dfrac {x} {y}] = \ dfrac {(xdy -ydx) / y ^ 2} {1+ (x / y) ^ 2} [/ matemáticas ]

[matemáticas] \ dfrac {(xdy -ydx) / y ^ 2} {1+ (x / y) ^ 2} = \ dfrac {xdy – ydx} {x ^ 2 + y ^ 2} [/ matemáticas]

Entonces, [math] -d [\ tan ^ {- 1} \ dfrac {x} {y}] = \ dfrac {xdy – ydx} {x ^ 2 + y ^ 2} [/ math]

Espero que veas una gran pista ahora.
Marque [math] Eq \ -> \ 1 [/ math],
¿Lo viste?

Dividiendo [matemática] Eq \ -> \ 1 [/ matemática] por [matemática] (y ^ 2 + x ^ 2) [/ matemática], obtenemos

[matemáticas] – \ dfrac {xdy – ydx} {x ^ 2 + y ^ 2} -dy = 0 [/ matemáticas]

Sustitución de cosas,

[matemáticas] – (- d [\ tan ^ {- 1} \ dfrac {x} {y}]) -dy = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] d [\ tan ^ {- 1} \ dfrac {x} {y}] – dy = 0 [/ matemáticas]

Integrando en ambos lados, tenemos

[matemáticas] \ tan ^ {- 1} \ dfrac {x} {y} – y + C = 0 [/ matemáticas]

cuál es la solución de la pregunta dada.

Tenga en cuenta que, al multiplicar [math] \ dfrac {1} {(y ^ 2 + x ^ 2)} [/ math], resolví el DE, por lo tanto, es el factor de integración.

¡Ten un feliz día!

-A2A-

Reorganicemos la ecuación diferencial dada:

[matemáticas] \ frac {dy} {dx} \ = \ frac {y} {y ^ 2 + x ^ 2 + 1} [/ matemáticas]

No nos ayuda a analizar esto con ecuaciones diferenciales no lineales y no exactas de primer orden conocidas.

También podemos escribirlo como:

[matemáticas] \ frac {dx} {dy} \ = \ frac {y ^ 2 + x ^ 2 + x} {y} [/ matemáticas]

[matemáticas] \ frac {dx} {dy} \ = y + \ frac {x ^ 2} {y} + \ frac {x} {y} [/ matemáticas]

Se puede abordar mediante la sustitución [matemáticas] x = vy [/ matemáticas] [matemáticas] \ Rightarrow \ \ frac {dx} {dy} \ = y \ frac {dv} {dy} + v [/ matemáticas]

Entonces, la ecuación diferencial dada se puede expresar como:

[matemáticas] y \ frac {dv} {dy} + v \ = y + v ^ 2y + v [/ matemáticas]

o [matemáticas] y \ frac {dv} {dy} \ = y (1 + v ^ 2) [/ matemáticas]

o [matemáticas] \ frac {dv} {dy} \ = 1 + v ^ 2 [/ matemáticas]; que es una ecuación diferencial separable variable.

¡Espero que puedas llevarlo desde aquí!