Sr Examen

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Ecuación diferencial cosy*y'=x(sin-2)

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

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

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$\frac{1}{\cos{\left(y{\left(x \right)} \right)}}$$
obtendremos
$$\cos{\left(y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = x \left(\sin{\left(x \right)} - 2\right)$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \pi - \operatorname{asin}{\left(C_{1} - x^{2} - x \cos{\left(x \right)} + \sin{\left(x \right)} \right)}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \operatorname{asin}{\left(C_{1} - x^{2} - x \cos{\left(x \right)} + \sin{\left(x \right)} \right)}$$
Respuesta [src]
                /      2                    \
y(x) = pi - asin\C1 - x  - x*cos(x) + sin(x)/
$$y{\left(x \right)} = \pi - \operatorname{asin}{\left(C_{1} - x^{2} - x \cos{\left(x \right)} + \sin{\left(x \right)} \right)}$$
           /      2                    \
y(x) = asin\C1 - x  - x*cos(x) + sin(x)/
$$y{\left(x \right)} = \operatorname{asin}{\left(C_{1} - x^{2} - x \cos{\left(x \right)} + \sin{\left(x \right)} \right)}$$
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, 1.5707963276896495)
(-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, 1.7159818507571235e+185)
(7.777777777777779, 8.388243567339306e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)