Sr Examen

Ecuación diferencial sin(y)y'=x^3

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                     3
--(y(x))*sin(y(x)) = x 
dx                     
$$\sin{\left(y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = x^{3}$$
sin(y)*y' = x^3
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\sin{\left(y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = x^{3}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = x^{3}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = \frac{1}{\sin{\left(y{\left(x \right)} \right)}}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$\frac{1}{\sin{\left(y{\left(x \right)} \right)}}$$
obtendremos
$$\sin{\left(y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = x^{3}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$dx \sin{\left(y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = dx x^{3}$$
o
$$dy \sin{\left(y{\left(x \right)} \right)} = dx x^{3}$$

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.
$$\int \sin{\left(y \right)}\, dy = \int x^{3}\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$- \cos{\left(y \right)} = Const + \frac{x^{4}}{4}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \operatorname{acos}{\left(C_{1} - \frac{x^{4}}{4} \right)} + 2 \pi$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \operatorname{acos}{\left(C_{1} - \frac{x^{4}}{4} \right)}$$
Respuesta [src]
             /      4\       
             |     x |       
y(x) = - acos|C1 - --| + 2*pi
             \     4 /       
$$y{\left(x \right)} = - \operatorname{acos}{\left(C_{1} - \frac{x^{4}}{4} \right)} + 2 \pi$$
           /      4\
           |     x |
y(x) = acos|C1 - --|
           \     4 /
$$y{\left(x \right)} = \operatorname{acos}{\left(C_{1} - \frac{x^{4}}{4} \right)}$$
Clasificación
separable
1st exact
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral