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Halla todos los valores del parámetro \( a \) para que la expresión \[ x^{2}-y^{2}+e^{x-y}=a(x-y) \] defina una solución en forma implícita de la ecuación diferencial \[ y^{\prime}=\frac{2(x-1)+e^{x-y}}{2(y-1)+e^{x-y}} \]

Ask by Gross Bowen. in Spain
Jan 23,2025

Solución de tutoría real

Respuesta verificada por el tutor

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Todos los valores de \( a \) que hacen que la expresión defina una solución implícita de la ecuación diferencial son \( a = 2 \).

Solución

Para determinar los valores del parámetro \( a \) que permiten que la expresión \[ x^{2}-y^{2}+e^{x-y}=a(x-y) \] defina una solución implícita de la ecuación diferencial \[ y^{\prime}=\frac{2(x-1)+e^{x-y}}{2(y-1)+e^{x-y}}, \] realizamos los siguientes pasos: 1. **Definición de la función implícita:** Sea \( F(x, y) = x^{2} - y^{2} + e^{x-y} - a(x - y) = 0 \). 2. **Derivación implícita:** Aplicando la derivada implícita respecto a \( x \): \[ F_x + F_y y' = 0, \] donde: \[ F_x = 2x + e^{x-y} - a, \] \[ F_y = -2y - e^{x-y} + a. \] Entonces, la derivada es: \[ y' = -\frac{F_x}{F_y} = \frac{2x + e^{x-y} - a}{2y + e^{x-y} - a}. \] 3. **Igualación con la ecuación diferencial dada:** Para que \( F(x, y) = 0 \) sea una solución de la ecuación diferencial dada, debemos tener: \[ \frac{2x + e^{x-y} - a}{2y + e^{x-y} - a} = \frac{2(x - 1) + e^{x-y}}{2(y - 1) + e^{x-y}}. \] 4. **Simplificación de la ecuación resultante:** Al simplificar y cruzar los términos, obtenemos: \[ (-4 + 2a)x + (4 - 2a)y = 0. \] Para que esta igualdad se cumpla para todo \( x \) y \( y \) que satisfacen \( F(x, y) = 0 \), los coeficientes deben ser nulos: \[ -4 + 2a = 0 \quad \text{y} \quad 4 - 2a = 0. \] Resolviendo estas ecuaciones: \[ 2a = 4 \quad \Rightarrow \quad a = 2, \] \[ 4 - 2a = 0 \quad \Rightarrow \quad a = 2. \] 5. **Conclusión:** El único valor que satisface ambas ecuaciones es \( a = 2 \). **Respuesta Final:** Todos los valores de \( a \) que satisfacen la condición son \( a = 2 \).

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Beyond the Answer

Para encontrar todos los valores del parámetro \( a \) que permiten que la expresión \( x^{2}-y^{2}+e^{x-y}=a(x-y) \) defina una solución implícita de la ecuación diferencial dada, sabemos que debemos cumplir con ciertas condiciones relacionadas con la relación de \( y' \) con cada lado de la ecuación implícita. Reorganizamos la ecuación dada y calculamos la derivada implícita; esto implicará usar la regla de la cadena y resolver para \( y' \). Luego, equipararemos nuestro resultado al término complejo de la ecuación diferencial: 1. Derivamos la expresión impícita respecto a \( x \) y obtenemos la forma de \( y' \). 2. Comparamos la forma derivada con la ecuación \( y'=\frac{2(x-1)+e^{x-y}}{2(y-1)+e^{x-y}} \). Al analizar las similitudes, podemos deducir qué valores de \( a \) nos permitirán igualar ambos lados. Al final, encontraremos que \[ a = 2 \] es un valor que permite la equivalencia. Además, revisando el signo del término involucrado y examinando el comportamiento de la derivada, podemos comprobar otros posibles valores o restricciones para \( a \), asegurando que las condiciones establecidas en la derivación se mantengan bajo estos valores. Así, los valores válidos de \( a \) son aquellos que mantengan la forma y dirección de las derivadas compatibles.

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