Sr Examen

Ecuación diferencial tg(y)×dx+tg(x)×dy

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

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \pi - \operatorname{asin}{\left(\frac{C_{1}}{\sin{\left(x \right)}} \right)}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \operatorname{asin}{\left(\frac{C_{1}}{\sin{\left(x \right)}} \right)}$$
Respuesta [src]
                /  C1  \
y(x) = pi - asin|------|
                \sin(x)/
$$y{\left(x \right)} = \pi - \operatorname{asin}{\left(\frac{C_{1}}{\sin{\left(x \right)}} \right)}$$
           /  C1  \
y(x) = asin|------|
           \sin(x)/
$$y{\left(x \right)} = \operatorname{asin}{\left(\frac{C_{1}}{\sin{\left(x \right)}} \right)}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
lie group
separable Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 1.570796332206197)
(-5.555555555555555, 2.17e-322)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, 2.78363573e-315)
(1.1111111111111107, 6.971028255580836e+173)
(3.333333333333334, 3.1933833808213398e-248)
(5.555555555555557, 6.29567287026948e-66)
(7.777777777777779, 8.388243571811879e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)