Sr Examen

Ecuación diferencial ctg(y)dx+(x+1)dy=0

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          d                       
x*--(y(x)) + --(y(x)) + cot(y(x)) = 0
  dx         dx                      
$$x \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + \cot{\left(y{\left(x \right)} \right)} + \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 0$$
x*y' + cot(y) + y' = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$x \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + \cot{\left(y{\left(x \right)} \right)} + \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \operatorname{acos}{\left(C_{1} \left(x + 1\right) \right)} + 2 \pi$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \operatorname{acos}{\left(C_{1} \left(x + 1\right) \right)}$$
Respuesta [src]
y(x) = -acos(C1*(1 + x)) + 2*pi
$$y{\left(x \right)} = - \operatorname{acos}{\left(C_{1} \left(x + 1\right) \right)} + 2 \pi$$
y(x) = acos(C1*(1 + x))
$$y{\left(x \right)} = \operatorname{acos}{\left(C_{1} \left(x + 1\right) \right)}$$
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, 0.9872043214253677)
(-5.555555555555555, 1.1913986242145664)
(-3.333333333333333, 1.3799426420371994)
(-1.1111111111111107, 1.5617630068293018)
(1.1111111111111107, 1.7432820493837204)
(3.333333333333334, 1.9308205766113768)
(5.555555555555557, 2.132893887339195)
(7.777777777777779, 2.3654591335002593)
(10.0, 2.6776448064417213)
(10.0, 2.6776448064417213)