Sr Examen

Ecuación diferencial sin2ydx+2cos2ydy=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]
  d                                     
2*--(y(x))*cos(2*y(x)) + sin(2*y(x)) = 0
  dx                                    
$$\sin{\left(2 y{\left(x \right)} \right)} + 2 \cos{\left(2 y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 0$$
sin(2*y) + 2*cos(2*y)*y' = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\sin{\left(2 y{\left(x \right)} \right)} + 2 \cos{\left(2 y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \frac{\operatorname{asin}{\left(C_{1} e^{- x} \right)}}{2} + \frac{\pi}{2}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \frac{\operatorname{asin}{\left(C_{1} e^{- x} \right)}}{2}$$
Respuesta [src]
                /    -x\
       pi   asin\C1*e  /
y(x) = -- - ------------
       2         2      
$$y{\left(x \right)} = - \frac{\operatorname{asin}{\left(C_{1} e^{- x} \right)}}{2} + \frac{\pi}{2}$$
           /    -x\
       asin\C1*e  /
y(x) = ------------
            2      
$$y{\left(x \right)} = \frac{\operatorname{asin}{\left(C_{1} e^{- x} \right)}}{2}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
factorable
separable
1st exact
almost linear
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
almost linear Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.05415409773666498)
(-5.555555555555555, 0.005857232691936177)
(-3.333333333333333, 0.0006347201406720423)
(-1.1111111111111107, 6.87844211380821e-05)
(1.1111111111111107, 7.454034442392726e-06)
(3.333333333333334, 8.073882566721883e-07)
(5.555555555555557, 8.80121280967556e-08)
(7.777777777777779, 9.460100264997224e-09)
(10.0, 1.1177562587477718e-09)
(10.0, 1.1177562587477718e-09)