Sr Examen

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Ecuación diferencial cosx*(1+y^4)=2y*y'

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]
/     4   \            d            
\1 + y (x)/*cos(x) = 2*--(y(x))*y(x)
                       dx           
$$\left(y^{4}{\left(x \right)} + 1\right) \cos{\left(x \right)} = 2 y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}$$
(y^4 + 1)*cos(x) = 2*y*y'
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$2 y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \left(y^{4}{\left(x \right)} + 1\right) \cos{\left(x \right)}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = - \cos{\left(x \right)}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = - \frac{y^{4}{\left(x \right)} + 1}{2 y{\left(x \right)}}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

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

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{2 dx y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{4}{\left(x \right)} + 1} = - dx \cos{\left(x \right)}$$
o
$$- \frac{2 dy y{\left(x \right)}}{y^{4}{\left(x \right)} + 1} = - dx \cos{\left(x \right)}$$

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \sqrt{\tan{\left(C_{1} + \sin{\left(x \right)} \right)}}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \sqrt{\tan{\left(C_{1} + \sin{\left(x \right)} \right)}}$$
Respuesta [src]
          __________________
y(x) = -\/ tan(C1 + sin(x)) 
$$y{\left(x \right)} = - \sqrt{\tan{\left(C_{1} + \sin{\left(x \right)} \right)}}$$
         __________________
y(x) = \/ tan(C1 + sin(x)) 
$$y{\left(x \right)} = \sqrt{\tan{\left(C_{1} + \sin{\left(x \right)} \right)}}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
factorable
separable
1st exact
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, -2.4592332514339554e-09)
(-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, 2.2719528063134115e+184)
(7.777777777777779, 8.388243567336626e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)