Sr Examen

Ecuación diferencial y'=(e^y-1)/cos(x)

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

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = - y{\left(x \right)} + \log{\left(e^{y{\left(x \right)}} - 1 \right)} + \frac{\log{\left(\sin{\left(x \right)} - 1 \right)}}{2} - \frac{\log{\left(\sin{\left(x \right)} + 1 \right)}}{2} = C_{1}$$
Respuesta [src]
log(-1 + sin(x))          log(1 + sin(x))      /      y(x)\     
---------------- - y(x) - --------------- + log\-1 + e    / = C1
       2                         2                              
$$- y{\left(x \right)} + \log{\left(e^{y{\left(x \right)}} - 1 \right)} + \frac{\log{\left(\sin{\left(x \right)} - 1 \right)}}{2} - \frac{\log{\left(\sin{\left(x \right)} + 1 \right)}}{2} = C_{1}$$
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, -0.010874420028516952)
(-5.555555555555555, -0.49442352676697304)
(-3.333333333333333, -27.523749003081083)
(-1.1111111111111107, 2.78363573e-315)
(1.1111111111111107, 6.971028255580836e+173)
(3.333333333333334, 3.1933833808213398e-248)
(5.555555555555557, 6.397106897951207e+170)
(7.777777777777779, 8.388243567338497e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)