Sr Examen

Ecuación diferencial ctan(y)dx-xln(x)y'=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                              
  x*--(y(x))*log(x)                
    dx                             
- ----------------- + cot(y(x)) = 0
          dx                       
$$\cot{\left(y{\left(x \right)} \right)} - \frac{x \log{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{dx} = 0$$
cot(y) - x*log(x)*y'/dx = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\cot{\left(y{\left(x \right)} \right)} - \frac{x \log{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{dx} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \operatorname{acos}{\left(C_{1} e^{- dx \log{\left(\log{\left(x \right)} \right)}} \right)} + 2 \pi$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \operatorname{acos}{\left(C_{1} e^{- dx \log{\left(\log{\left(x \right)} \right)}} \right)}$$
Respuesta [src]
             /    -dx*log(log(x))\       
y(x) = - acos\C1*e               / + 2*pi
$$y{\left(x \right)} = - \operatorname{acos}{\left(C_{1} e^{- dx \log{\left(\log{\left(x \right)} \right)}} \right)} + 2 \pi$$
           /    -dx*log(log(x))\
y(x) = acos\C1*e               /
$$y{\left(x \right)} = \operatorname{acos}{\left(C_{1} e^{- dx \log{\left(\log{\left(x \right)} \right)}} \right)}$$
Clasificación
factorable
separable
lie group
separable Integral