Sr Examen

Ecuación diferencial sinxdx+dy/(y^1/2)

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                    
--(y(x))             
dx                   
-------- + sin(x) = 0
  ______             
\/ y(x)              
$$\sin{\left(x \right)} + \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\sqrt{y{\left(x \right)}}} = 0$$
sin(x) + y'/sqrt(y) = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\sin{\left(x \right)} + \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\sqrt{y{\left(x \right)}}} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \frac{C_{1}^{2}}{4} + \frac{C_{1} \cos{\left(x \right)}}{2} + \frac{\cos^{2}{\left(x \right)}}{4}$$
Respuesta [src]
         2      2               
       C1    cos (x)   C1*cos(x)
y(x) = --- + ------- + ---------
        4       4          2    
$$y{\left(x \right)} = \frac{C_{1}^{2}}{4} + \frac{C_{1} \cos{\left(x \right)}}{2} + \frac{\cos^{2}{\left(x \right)}}{4}$$
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, 1.751986413319766)
(-5.555555555555555, 2.7520742527702295)
(-3.333333333333333, 0.631586496216703)
(-1.1111111111111107, 2.272237286763158)
(1.1111111111111107, 2.2722372147369643)
(3.333333333333334, 0.6315864873513187)
(5.555555555555557, 2.752074013263832)
(7.777777777777779, 1.7519863399938822)
(10.0, 0.7499999958883501)
(10.0, 0.7499999958883501)