Sr Examen

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Ecuación diferencial sec^2x*tgy*dy+sec^2ytgxdx=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]
   2                   2    d                     
sec (y(x))*tan(x) + sec (x)*--(y(x))*tan(y(x)) = 0
                            dx                    
$$\tan{\left(x \right)} \sec^{2}{\left(y{\left(x \right)} \right)} + \tan{\left(y{\left(x \right)} \right)} \sec^{2}{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 0$$
tan(x)*sec(y)^2 + tan(y)*sec(x)^2*y' = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\tan{\left(x \right)} \sec^{2}{\left(y{\left(x \right)} \right)} + \tan{\left(y{\left(x \right)} \right)} \sec^{2}{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \pi - \frac{\operatorname{acos}{\left(C_{1} - \cos{\left(2 x \right)} \right)}}{2}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \frac{\operatorname{acos}{\left(C_{1} - \cos{\left(2 x \right)} \right)}}{2}$$
Respuesta [src]
            acos(C1 - cos(2*x))
y(x) = pi - -------------------
                     2         
$$y{\left(x \right)} = \pi - \frac{\operatorname{acos}{\left(C_{1} - \cos{\left(2 x \right)} \right)}}{2}$$
       acos(C1 - cos(2*x))
y(x) = -------------------
                2         
$$y{\left(x \right)} = \frac{\operatorname{acos}{\left(C_{1} - \cos{\left(2 x \right)} \right)}}{2}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
factorable
separable
1st power series
lie group
separable Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 5.368083552329663e-09)
(-5.555555555555555, 2.17e-322)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, 2.78363573e-315)
(1.1111111111111107, 6.971028255580836e+173)
(3.333333333333334, 3.1933833808213398e-248)
(5.555555555555557, 1.3953866364196653e-75)
(7.777777777777779, 8.388243567355285e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)