Sr Examen

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

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \sqrt{\pi - \operatorname{asin}{\left(C_{1} + 2 x^{2} \right)}}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \sqrt{\pi - \operatorname{asin}{\left(C_{1} + 2 x^{2} \right)}}$$
$$\operatorname{y_{3}} = y{\left(x \right)} = - \sqrt{\operatorname{asin}{\left(C_{1} + 2 x^{2} \right)}}$$
$$\operatorname{y_{4}} = y{\left(x \right)} = \sqrt{\operatorname{asin}{\left(C_{1} + 2 x^{2} \right)}}$$
Respuesta [src]
           ______________________
          /          /        2\ 
y(x) = -\/  pi - asin\C1 + 2*x / 
$$y{\left(x \right)} = - \sqrt{\pi - \operatorname{asin}{\left(C_{1} + 2 x^{2} \right)}}$$
          ______________________
         /          /        2\ 
y(x) = \/  pi - asin\C1 + 2*x / 
$$y{\left(x \right)} = \sqrt{\pi - \operatorname{asin}{\left(C_{1} + 2 x^{2} \right)}}$$
           _________________
          /     /        2\ 
y(x) = -\/  asin\C1 + 2*x / 
$$y{\left(x \right)} = - \sqrt{\operatorname{asin}{\left(C_{1} + 2 x^{2} \right)}}$$
          _________________
         /     /        2\ 
y(x) = \/  asin\C1 + 2*x / 
$$y{\left(x \right)} = \sqrt{\operatorname{asin}{\left(C_{1} + 2 x^{2} \right)}}$$
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, -9.165450274530146e-10)
(-5.555555555555555, 2.17e-322)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, 2.78363573e-315)
(1.1111111111111107, 8.427456047434801e+197)
(3.333333333333334, 3.1933833808213433e-248)
(5.555555555555557, 7.566503212566957e-67)
(7.777777777777779, 8.388243571811508e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)