Sr Examen

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Ecuación diferencial (e^(-x^2)dy)/x+dx/cos^2y=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]
                         2    
             d         -x     
             --(y(x))*e       
    1        dx               
---------- + ------------- = 0
   2               x          
cos (y(x))                    
$$\frac{1}{\cos^{2}{\left(y{\left(x \right)} \right)}} + \frac{e^{- x^{2}} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{x} = 0$$
cos(y)^(-2) + exp(-x^2)*y'/x = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\frac{1}{\cos^{2}{\left(y{\left(x \right)} \right)}} + \frac{e^{- x^{2}} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{x} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$\frac{1}{\cos^{2}{\left(y{\left(x \right)} \right)}}$$
obtendremos
$$\cos^{2}{\left(y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = - x e^{x^{2}}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$dx \cos^{2}{\left(y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = - dx x e^{x^{2}}$$
o
$$dy \cos^{2}{\left(y{\left(x \right)} \right)} = - dx x e^{x^{2}}$$

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = \frac{y{\left(x \right)}}{2} + \frac{e^{x^{2}}}{2} + \frac{\sin{\left(y{\left(x \right)} \right)} \cos{\left(y{\left(x \right)} \right)}}{2} = C_{1}$$
Respuesta [src]
 / 2\                                  
 \x /                                  
e       y(x)   cos(y(x))*sin(y(x))     
----- + ---- + ------------------- = C1
  2      2              2              
$$\frac{y{\left(x \right)}}{2} + \frac{e^{x^{2}}}{2} + \frac{\sin{\left(y{\left(x \right)} \right)} \cos{\left(y{\left(x \right)} \right)}}{2} = C_{1}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st power series
lie group
separable Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 1.6033584269819285)
(-5.555555555555555, 2.7e-322)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, 3.695430796e-315)
(1.1111111111111107, 2.44844136553879e+184)
(3.333333333333334, 1.8552069943484484e-51)
(5.555555555555557, 8.735934836677959e+189)
(7.777777777777779, 2.5718481162063698e+151)
(10.0, -3.127441380144104e-210)
(10.0, -3.127441380144104e-210)