Sr Examen

Ecuación diferencial y'=y^2*cos4x

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           2            
--(y(x)) = y (x)*cos(4*x)
dx                       
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = y^{2}{\left(x \right)} \cos{\left(4 x \right)}$$
y' = y^2*cos(4*x)
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = y^{2}{\left(x \right)} \cos{\left(4 x \right)}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = - \cos{\left(4 x \right)}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = - y^{2}{\left(x \right)}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$- y^{2}{\left(x \right)}$$
obtendremos
$$- \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{2}{\left(x \right)}} = - \cos{\left(4 x \right)}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{2}{\left(x \right)}} = - dx \cos{\left(4 x \right)}$$
o
$$- \frac{dy}{y^{2}{\left(x \right)}} = - dx \cos{\left(4 x \right)}$$

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.
$$\int \left(- \frac{1}{y^{2}}\right)\, dy = \int \left(- \cos{\left(4 x \right)}\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$\frac{1}{y} = Const - \frac{\sin{\left(4 x \right)}}{4}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \frac{4}{C_{1} + \sin{\left(4 x \right)}}$$
Respuesta [src]
            -4      
y(x) = -------------
       C1 + sin(4*x)
$$y{\left(x \right)} = - \frac{4}{C_{1} + \sin{\left(4 x \right)}}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
Bernoulli
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Bernoulli Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.9328134803778972)
(-5.555555555555555, 0.9176001866731485)
(-3.333333333333333, 0.7572642318069903)
(-1.1111111111111107, 1.1037821900280336)
(1.1111111111111107, 0.7203913281093157)
(3.333333333333334, 1.0271505157863086)
(5.555555555555557, 0.8303503725937449)
(7.777777777777779, 0.8182739952305107)
(10.0, 1.0408244186642859)
(10.0, 1.0408244186642859)