Sr Examen

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Ecuación diferencial sinx*siny*dx-cosx*cosy*dy=0

El profesor se sorprenderá mucho al ver tu solución correcta😉

v

Para el problema de Cauchy:

y() =
y'() =
y''() =
y'''() =
y''''() =

Gráfico:

interior superior

Solución

Ha introducido [src]
                   d                            
sin(x)*sin(y(x)) - --(y(x))*cos(x)*cos(y(x)) = 0
                   dx                           
$$\sin{\left(x \right)} \sin{\left(y{\left(x \right)} \right)} - \cos{\left(x \right)} \cos{\left(y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 0$$
sin(x)*sin(y) - cos(x)*cos(y)*y' = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\sin{\left(x \right)} \sin{\left(y{\left(x \right)} \right)} - \cos{\left(x \right)} \cos{\left(y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = - \tan{\left(x \right)}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = - \tan{\left(y{\left(x \right)} \right)}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$- \tan{\left(y{\left(x \right)} \right)}$$
obtendremos
$$- \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\tan{\left(y{\left(x \right)} \right)}} = - \tan{\left(x \right)}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\tan{\left(y{\left(x \right)} \right)}} = - dx \tan{\left(x \right)}$$
o
$$- \frac{dy}{\tan{\left(y{\left(x \right)} \right)}} = - dx \tan{\left(x \right)}$$

Tomemos la integral de las dos partes de la ecuación:
- de la parte izquierda la integral por y,
- de la parte derecha la integral por x.
$$\int \left(- \frac{1}{\tan{\left(y \right)}}\right)\, dy = \int \left(- \tan{\left(x \right)}\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$- \log{\left(\sin{\left(y \right)} \right)} = Const + \log{\left(\cos{\left(x \right)} \right)}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \pi - \operatorname{asin}{\left(\frac{C_{1}}{\cos{\left(x \right)}} \right)}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \operatorname{asin}{\left(\frac{C_{1}}{\cos{\left(x \right)}} \right)}$$
Respuesta [src]
                /  C1  \
y(x) = pi - asin|------|
                \cos(x)/
$$y{\left(x \right)} = \pi - \operatorname{asin}{\left(\frac{C_{1}}{\cos{\left(x \right)}} \right)}$$
           /  C1  \
y(x) = asin|------|
           \cos(x)/
$$y{\left(x \right)} = \operatorname{asin}{\left(\frac{C_{1}}{\cos{\left(x \right)}} \right)}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
factorable
separable
1st exact
almost linear
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
almost linear Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 1.5707963332676527)
(-5.555555555555555, 6.9159338553439e-310)
(-3.333333333333333, 6.9157155899762e-310)
(-1.1111111111111107, 6.9157155899825e-310)
(1.1111111111111107, 6.91571558998885e-310)
(3.333333333333334, 6.91571558999517e-310)
(5.555555555555557, 6.9157155909849e-310)
(7.777777777777779, 6.9159338553439e-310)
(10.0, 6.91571559111137e-310)
(10.0, 6.91571559111137e-310)