Sr Examen

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

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y'1} = \operatorname{y'}{\left(x \right)} = C_{1} + \int \cos{\left(y{\left(x \right)} \right)}\, dx$$
tomemos estas integrales
$$\operatorname{y_{1}} = \int \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}\, dx = \int \left(C_{1} + \int \cos{\left(y{\left(x \right)} \right)}\, dx\right)\, dx$$ =
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = C_{2} + \int \left(C_{1} + \int \cos{\left(y{\left(x \right)} \right)}\, dx\right)\, dx$$