Sr Examen

Ecuación diferencial y'=(1-cosx)/ysenx

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          (1 - cos(x))*sin(x)
--(y(x)) = -------------------
dx                 y(x)       
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{\left(1 - \cos{\left(x \right)}\right) \sin{\left(x \right)}}{y{\left(x \right)}}$$
y' = (1 - cos(x))*sin(x)/y
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{\left(1 - \cos{\left(x \right)}\right) \sin{\left(x \right)}}{y{\left(x \right)}}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$\frac{1}{y{\left(x \right)}}$$
obtendremos
$$y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \left(1 - \cos{\left(x \right)}\right) \sin{\left(x \right)}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$dx y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = dx \left(1 - \cos{\left(x \right)}\right) \sin{\left(x \right)}$$
o
$$dy y{\left(x \right)} = dx \left(1 - \cos{\left(x \right)}\right) \sin{\left(x \right)}$$

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.
$$\int y\, dy = \int \left(1 - \cos{\left(x \right)}\right) \sin{\left(x \right)}\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$\frac{y^{2}}{2} = Const + \frac{\cos^{2}{\left(x \right)}}{2} - \cos{\left(x \right)}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \sqrt{C_{1} + \cos^{2}{\left(x \right)} - 2 \cos{\left(x \right)}}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \sqrt{C_{1} + \cos^{2}{\left(x \right)} - 2 \cos{\left(x \right)}}$$
Respuesta [src]
           _________________________
          /         2               
y(x) = -\/  C1 - sin (x) - 2*cos(x) 
$$y{\left(x \right)} = - \sqrt{C_{1} - \sin^{2}{\left(x \right)} - 2 \cos{\left(x \right)}}$$
          _________________________
         /         2               
y(x) = \/  C1 - sin (x) - 2*cos(x) 
$$y{\left(x \right)} = \sqrt{C_{1} - \sin^{2}{\left(x \right)} - 2 \cos{\left(x \right)}}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, -1.2773376440296863e-09)
(-5.555555555555555, 2.17e-322)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, 2.78363573e-315)
(1.1111111111111107, 8.427456047434801e+197)
(3.333333333333334, 3.1933833808213433e-248)
(5.555555555555557, 4.65925462586091e-33)
(7.777777777777779, 8.388243567339678e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)