Sr Examen

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

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

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

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

Tomemos la integral de las dos partes de la ecuación:
- de la parte izquierda la integral por x,
- de la parte derecha la integral por y.
$$\int \frac{\sin{\left(x \right)}}{\cos{\left(x \right)} - 2}\, dx = \int \left(- \frac{1}{y}\right)\, dy$$
Solución detallada de la integral con x
Solución detallada de la integral con y
Tomemos estas integrales
$$- \log{\left(\cos{\left(x \right)} - 2 \right)} = Const - \log{\left(y \right)}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica x.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{x_{1}} = x{\left(y \right)} = - \operatorname{acos}{\left(C_{1} y + 2 \right)} + 2 \pi$$
$$\operatorname{x_{2}} = x{\left(y \right)} = \operatorname{acos}{\left(C_{1} y + 2 \right)}$$
Respuesta [src]
x(y) = -acos(2 + C1*y) + 2*pi
$$x{\left(y \right)} = - \operatorname{acos}{\left(C_{1} y + 2 \right)} + 2 \pi$$
x(y) = acos(2 + C1*y)
$$x{\left(y \right)} = \operatorname{acos}{\left(C_{1} y + 2 \right)}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
almost linear
separable reduced
lie group
separable Integral
1st exact Integral
almost linear Integral
separable reduced Integral
Respuesta numérica [src]
(y, x):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 4.683905591049884e-09)
(-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, 8.973398002470273e-67)
(7.777777777777779, 8.388243567735155e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)