Ecuación diferencial (-xysen(x)+2ycos(x))dx+(2xcos(x))dy=0

Tenemos la ecuación:
$$- x y{\left(x \right)} \sin{\left(x \right)} + 2 x \cos{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + 2 y{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)} = 0$$
Sustituimos
$$u{\left(x \right)} = \frac{y{\left(x \right)}}{x}$$
y porque
$$y{\left(x \right)} = x u{\left(x \right)}$$
entonces
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = x \frac{d}{d x} u{\left(x \right)} + u{\left(x \right)}$$
sustituimos
$$- x^{2} u{\left(x \right)} \sin{\left(x \right)} + 2 x u{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)} + 2 x \cos{\left(x \right)} \frac{d}{d x} x u{\left(x \right)} = 0$$
o
$$- x^{2} u{\left(x \right)} \sin{\left(x \right)} + 2 x^{2} \cos{\left(x \right)} \frac{d}{d x} u{\left(x \right)} + 4 x u{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:

f1(x)*g1(u)*u' = f2(x)*g2(u),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(u \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = \frac{x \tan{\left(x \right)} - 4}{2 x}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(u \right)} = u{\left(x \right)}$$
Pasemos la ecuación a la forma:

g1(u)/g2(u)*u'= f2(x)/f1(x).

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

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

Tomemos la integral de las dos partes de la ecuación:
- de la parte izquierda la integral por u,
- de la parte derecha la integral por x.
$$\int \frac{1}{u}\, du = \int \left(\frac{\tan{\left(x \right)}}{2} - \frac{2}{x}\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con u
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$\log{\left(u \right)} = Const - 2 \log{\left(x \right)} - \frac{\log{\left(\cos{\left(x \right)} \right)}}{2}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica u.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{u_{1}} = u{\left(x \right)} = \frac{C_{1} \sqrt[4]{\frac{1}{\cos^{2}{\left(x \right)}}}}{x^{2}}$$
hacemos cambio inverso
$$y{\left(x \right)} = x u{\left(x \right)}$$
$$y1 = y(x) = \frac{C_{1} \sqrt[4]{\frac{1}{\cos^{2}{\left(x \right)}}}}{x}$$