Sr Examen

Ecuación diferencial sin(2y+1)*y'=xlnx

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))*sin(1 + 2*y(x)) = x*log(x)
dx                                 
$$\sin{\left(2 y{\left(x \right)} + 1 \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = x \log{\left(x \right)}$$
sin(2*y + 1)*y' = x*log(x)
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\sin{\left(2 y{\left(x \right)} + 1 \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = x \log{\left(x \right)}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

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

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$dx \sin{\left(2 y{\left(x \right)} + 1 \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = dx x \log{\left(x \right)}$$
o
$$dy \sin{\left(2 y{\left(x \right)} + 1 \right)} = dx x \log{\left(x \right)}$$

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \frac{\operatorname{acos}{\left(C_{1} - x^{2} \log{\left(x \right)} + \frac{x^{2}}{2} \right)}}{2} - \frac{1}{2}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = - \frac{\operatorname{acos}{\left(C_{1} - x^{2} \log{\left(x \right)} + \frac{x^{2}}{2} \right)}}{2} - \frac{1}{2} + \pi$$
Respuesta [src]
                 /      2            \
                 |     x     2       |
             acos|C1 + -- - x *log(x)|
         1       \     2             /
y(x) = - - + -------------------------
         2               2            
$$y{\left(x \right)} = \frac{\operatorname{acos}{\left(C_{1} - x^{2} \log{\left(x \right)} + \frac{x^{2}}{2} \right)}}{2} - \frac{1}{2}$$
                      /      2            \
                      |     x     2       |
                  acos|C1 + -- - x *log(x)|
         1            \     2             /
y(x) = - - + pi - -------------------------
         2                    2            
$$y{\left(x \right)} = - \frac{\operatorname{acos}{\left(C_{1} - x^{2} \log{\left(x \right)} + \frac{x^{2}}{2} \right)}}{2} - \frac{1}{2} + \pi$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
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)