Sr Examen

Ecuación diferencial y'=(e^y+1)/cos(x)

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]
                y(x)
d          1 + e    
--(y(x)) = ---------
dx           cos(x) 
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{e^{y{\left(x \right)}} + 1}{\cos{\left(x \right)}}$$
y' = (exp(y) + 1)/cos(x)
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{e^{y{\left(x \right)}} + 1}{\cos{\left(x \right)}}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

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

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{e^{y{\left(x \right)}} + 1} = - \frac{dx}{\cos{\left(x \right)}}$$
o
$$- \frac{dy}{e^{y{\left(x \right)}} + 1} = - \frac{dx}{\cos{\left(x \right)}}$$

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} - \log{\left(e^{y{\left(x \right)}} + 1 \right)} + \frac{\log{\left(\sin{\left(x \right)} - 1 \right)}}{2} - \frac{\log{\left(\sin{\left(x \right)} + 1 \right)}}{2} = C_{1}$$
Respuesta [src]
log(-1 + sin(x))      /     y(x)\   log(1 + sin(x))            
---------------- - log\1 + e    / - --------------- + y(x) = C1
       2                                   2                   
$$y{\left(x \right)} - \log{\left(e^{y{\left(x \right)}} + 1 \right)} + \frac{\log{\left(\sin{\left(x \right)} - 1 \right)}}{2} - \frac{\log{\left(\sin{\left(x \right)} + 1 \right)}}{2} = C_{1}$$
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, -30.346046049167757)
(-5.555555555555555, 2.7e-322)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, 3.695430796e-315)
(1.1111111111111107, 2.44844136553879e+184)
(3.333333333333334, 7.245267100995615e-42)
(5.555555555555557, 8.735934836677909e+189)
(7.777777777777779, 2.5718481162063698e+151)
(10.0, -3.127441380144104e-210)
(10.0, -3.127441380144104e-210)