Sr Examen

Otras calculadoras

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

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \pi - \operatorname{asin}{\left(\frac{1}{\tanh{\left(C_{1} + 2 \cos{\left(x \right)} \right)}} \right)}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \operatorname{asin}{\left(\frac{1}{\tanh{\left(C_{1} + 2 \cos{\left(x \right)} \right)}} \right)}$$
Respuesta [src]
                /         1         \
y(x) = pi - asin|-------------------|
                \tanh(C1 + 2*cos(x))/
$$y{\left(x \right)} = \pi - \operatorname{asin}{\left(\frac{1}{\tanh{\left(C_{1} + 2 \cos{\left(x \right)} \right)}} \right)}$$
           /         1         \
y(x) = asin|-------------------|
           \tanh(C1 + 2*cos(x))/
$$y{\left(x \right)} = \operatorname{asin}{\left(\frac{1}{\tanh{\left(C_{1} + 2 \cos{\left(x \right)} \right)}} \right)}$$
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, 1.4314850278931959)
(-5.555555555555555, 1.5343087295887718)
(-3.333333333333333, 0.5215713711807735)
(-1.1111111111111107, 1.5039174611432011)
(1.1111111111111107, 1.503917514783346)
(3.333333333333334, 0.521573846384684)
(5.555555555555557, 1.5343088316015023)
(7.777777777777779, 1.4314851373944135)
(10.0, 0.750000798938551)
(10.0, 0.750000798938551)