Sr Examen

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

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \operatorname{acos}{\left(\frac{C_{1}}{x} \right)} + 2 \pi$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \operatorname{acos}{\left(\frac{C_{1}}{x} \right)}$$
Respuesta [src]
             /C1\       
y(x) = - acos|--| + 2*pi
             \x /       
$$y{\left(x \right)} = - \operatorname{acos}{\left(\frac{C_{1}}{x} \right)} + 2 \pi$$
           /C1\
y(x) = acos|--|
           \x /
$$y{\left(x \right)} = \operatorname{acos}{\left(\frac{C_{1}}{x} \right)}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
factorable
separable
almost linear
separable reduced
lie group
separable Integral
almost linear Integral
separable reduced Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.345981601643471)
(-5.555555555555555, 1.125966841569957e-08)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, 2.78363573e-315)
(1.1111111111111107, 6.971028255580836e+173)
(3.333333333333334, 3.1933833808213398e-248)
(5.555555555555557, 3.4667248631491264e+179)
(7.777777777777779, 8.388243567355958e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)