Sr Examen

Ecuación diferencial dy/dx=e^y(cosx)

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

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \log{\left(- \frac{1}{C_{1} + \sin{\left(x \right)}} \right)}$$
Respuesta [src]
          /    -1     \
y(x) = log|-----------|
          \C1 + sin(x)/
$$y{\left(x \right)} = \log{\left(- \frac{1}{C_{1} + \sin{\left(x \right)}} \right)}$$
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, -0.6998673478661774)
(-5.555555555555555, 1.0461547894384804)
(-3.333333333333333, 0.1913790291605825)
(-1.1111111111111107, -0.6484529255771235)
(1.1111111111111107, 2.118638972988336)
(3.333333333333334, -0.1881008803019331)
(5.555555555555557, -0.5196795471133298)
(7.777777777777779, 3.948207158024724)
(10.0, -0.44494751601644683)
(10.0, -0.44494751601644683)