Sr Examen

Ecuación diferencial arcsinxdx+(1–4^y)^(-0.5)dy=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                        
   --(y(x))                 
   dx                       
-------------- + asin(x) = 0
   ___________              
  /      y(x)               
\/  1 - 4                   
$$\operatorname{asin}{\left(x \right)} + \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\sqrt{1 - 4^{y{\left(x \right)}}}} = 0$$
asin(x) + y'/sqrt(1 - 4^y) = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\operatorname{asin}{\left(x \right)} + \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\sqrt{1 - 4^{y{\left(x \right)}}}} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = - \operatorname{asin}{\left(x \right)}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = \sqrt{1 - 4^{y{\left(x \right)}}}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$\sqrt{1 - 4^{y{\left(x \right)}}}$$
obtendremos
$$\frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\sqrt{1 - 4^{y{\left(x \right)}}}} = - \operatorname{asin}{\left(x \right)}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$\frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\sqrt{1 - 4^{y{\left(x \right)}}}} = - dx \operatorname{asin}{\left(x \right)}$$
o
$$\frac{dy}{\sqrt{1 - 4^{y{\left(x \right)}}}} = - dx \operatorname{asin}{\left(x \right)}$$

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.
$$\int \frac{1}{\sqrt{1 - 4^{y}}}\, dy = \int \left(- \operatorname{asin}{\left(x \right)}\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$\int \frac{1}{\sqrt{1 - 4^{y}}}\, dy = Const - x \operatorname{asin}{\left(x \right)} - \sqrt{1 - x^{2}}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = \int\limits^{y{\left(x \right)}} \frac{1}{\sqrt{1 - 4^{y}}}\, dy = C_{1} - x \operatorname{asin}{\left(x \right)} - \sqrt{1 - x^{2}}$$
Respuesta [src]
 y(x)                                             
   /                                              
  |                           ________            
  |       1                  /      2             
  |  ----------- dy = C1 - \/  1 - x   - x*asin(x)
  |     ________                                  
  |    /      y                                   
  |  \/  1 - 4                                    
  |                                               
 /                                                
                                                  
$$\int\limits^{y{\left(x \right)}} \frac{1}{\sqrt{1 - 4^{y}}}\, dy = C_{1} - x \operatorname{asin}{\left(x \right)} - \sqrt{1 - x^{2}}$$
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, nan)
(-5.555555555555555, nan)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, nan)
(1.1111111111111107, nan)
(3.333333333333334, nan)
(5.555555555555557, nan)
(7.777777777777779, nan)
(10.0, nan)
(10.0, nan)