\( (y+1) \cdot\left(y^{2}+x^{2}\right)=k \cdot y^{2} \) - Despeje \( k, k=\square \) - Derive la expresión anterior, \( 0=\square \) - Determine la ecuación diferencial, \( \frac{d y}{d x}=\square \)
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Beyond the Answer
Para despejar \( k \), comenzamos por reorganizar la ecuación original. Primero, multiplicamos \( (y+1) \) por \( (y^2 + x^2) \): \[ k = \frac{(y+1)(y^2 + x^2)}{y^2} \] Esto se puede simplificar como: \[ k = \frac{(y^3 + y^2 + xy^2 + x^2)}{y^2} = y + 1 + \frac{x^2}{y^2} \] Ahora vamos a derivar la expresión original. Usando la regla del producto y la regla de la cadena, aplicamos la derivada a \( (y+1)(y^2 + x^2) \): \[ 0 = \frac{d}{dx}[(y+1)(y^2+x^2)] - \frac{d}{dx}[k \cdot y^2] \] Resultando en: \[ 0 = (y^2+x^2)\frac{dy}{dx} + 2y(y+1)\frac{dy}{dx} + 2x - k \cdot 2y\frac{dy}{dx} \] Finalmente, reorganizamos esta ecuación para determinar la ecuación diferencial: \[ \left((y^2 + x^2) + 2y(y + 1) - 2ky\right)\frac{dy}{dx} = -2x \] Despejando \( \frac{dy}{dx} \): \[ \frac{dy}{dx} = \frac{-2x}{(y^2 + x^2) + 2y(y + 1) - 2ky} \]