Sr Examen

Ecuación diferencial tgydy=(x+5)dx

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))*tan(y(x)) = 5 + x
dx                        
$$\tan{\left(y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = x + 5$$
tan(y)*y' = x + 5
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\tan{\left(y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = x + 5$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = x + 5$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = \frac{1}{\tan{\left(y{\left(x \right)} \right)}}$$
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
$$\tan{\left(y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = x + 5$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$dx \tan{\left(y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = dx \left(x + 5\right)$$
o
$$dy \tan{\left(y{\left(x \right)} \right)} = dx \left(x + 5\right)$$

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.
$$\int \tan{\left(y \right)}\, dy = \int \left(x + 5\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$- \log{\left(\cos{\left(y \right)} \right)} = Const + \frac{x^{2}}{2} + 5 x$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \operatorname{acos}{\left(C_{1} e^{x \left(- \frac{x}{2} - 5\right)} \right)} + 2 \pi$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \operatorname{acos}{\left(C_{1} e^{x \left(- \frac{x}{2} - 5\right)} \right)}$$
Respuesta [src]
             /      /     x\\       
             |    x*|-5 - -||       
             |      \     2/|       
y(x) = - acos\C1*e          / + 2*pi
$$y{\left(x \right)} = - \operatorname{acos}{\left(C_{1} e^{x \left(- \frac{x}{2} - 5\right)} \right)} + 2 \pi$$
           /      /     x\\
           |    x*|-5 - -||
           |      \     2/|
y(x) = acos\C1*e          /
$$y{\left(x \right)} = \operatorname{acos}{\left(C_{1} e^{x \left(- \frac{x}{2} - 5\right)} \right)}$$
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, 1.9765898051846167e-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, 2.6509947707452356e-52)
(7.777777777777779, 8.388243571811874e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)