Sr Examen

Ecuación diferencial sinxdx=1/y^3dy

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       
         --(y(x))
         dx      
sin(x) = --------
           3     
          y (x)  
$$\sin{\left(x \right)} = \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{3}{\left(x \right)}}$$
sin(x) = y'/y^3
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{3}{\left(x \right)}} = \sin{\left(x \right)}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = \sin{\left(x \right)}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = y^{3}{\left(x \right)}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \frac{\sqrt{2} \sqrt{- \frac{1}{C_{1} - \cos{\left(x \right)}}}}{2}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \frac{\sqrt{2} \sqrt{- \frac{1}{C_{1} - \cos{\left(x \right)}}}}{2}$$
Respuesta [src]
                  _____________ 
          ___    /     -1       
       -\/ 2 *  /  -----------  
              \/   C1 - cos(x)  
y(x) = -------------------------
                   2            
$$y{\left(x \right)} = - \frac{\sqrt{2} \sqrt{- \frac{1}{C_{1} - \cos{\left(x \right)}}}}{2}$$
                 _____________
         ___    /     -1      
       \/ 2 *  /  ----------- 
             \/   C1 - cos(x) 
y(x) = -----------------------
                  2           
$$y{\left(x \right)} = \frac{\sqrt{2} \sqrt{- \frac{1}{C_{1} - \cos{\left(x \right)}}}}{2}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
factorable
separable
1st exact
Bernoulli
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Bernoulli Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.5264484859289321)
(-5.555555555555555, 0.4494926351796799)
(-3.333333333333333, 0.818525597551611)
(-1.1111111111111107, 0.4798356149202551)
(1.1111111111111107, 0.47983557403559296)
(3.333333333333334, 0.8185252329575783)
(5.555555555555557, 0.44949253928981514)
(7.777777777777779, 0.5264482379502845)
(10.0, 0.7499994202302042)
(10.0, 0.7499994202302042)