Ecuación diferencial y'=(y^2+4)/(sin3x)^2

Tenemos la ecuación:
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{y^{2}{\left(x \right)} + 4}{\sin^{2}{\left(3 x \right)}}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:

f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = - \frac{1}{\sin^{2}{\left(3 x \right)}}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = - y^{2}{\left(x \right)} - 4$$
Pasemos la ecuación a la forma:

g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$- y^{2}{\left(x \right)} - 4$$
obtendremos
$$- \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{2}{\left(x \right)} + 4} = - \frac{1}{\sin^{2}{\left(3 x \right)}}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{2}{\left(x \right)} + 4} = - \frac{dx}{\sin^{2}{\left(3 x \right)}}$$
o
$$- \frac{dy}{y^{2}{\left(x \right)} + 4} = - \frac{dx}{\sin^{2}{\left(3 x \right)}}$$

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.
$$\int \left(- \frac{1}{y^{2} + 4}\right)\, dy = \int \left(- \frac{1}{\sin^{2}{\left(3 x \right)}}\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$- \frac{\operatorname{atan}{\left(\frac{y}{2} \right)}}{2} = Const + \frac{\cos{\left(3 x \right)}}{3 \sin{\left(3 x \right)}}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = 2 \tan{\left(C_{1} - \frac{2}{3 \tan{\left(3 x \right)}} \right)}$$