Sr Examen

Otras calculadoras

Ecuación diferencial cos^2(y)-y'*x^8

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]
   2          8 d           
cos (y(x)) - x *--(y(x)) = 0
                dx          
$$- x^{8} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + \cos^{2}{\left(y{\left(x \right)} \right)} = 0$$
-x^8*y' + cos(y)^2 = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$- x^{8} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + \cos^{2}{\left(y{\left(x \right)} \right)} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = \frac{1}{x^{8}}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = \cos^{2}{\left(y{\left(x \right)} \right)}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$\cos^{2}{\left(y{\left(x \right)} \right)}$$
obtendremos
$$\frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\cos^{2}{\left(y{\left(x \right)} \right)}} = \frac{1}{x^{8}}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$\frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\cos^{2}{\left(y{\left(x \right)} \right)}} = \frac{dx}{x^{8}}$$
o
$$\frac{dy}{\cos^{2}{\left(y{\left(x \right)} \right)}} = \frac{dx}{x^{8}}$$

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.
$$\int \frac{1}{\cos^{2}{\left(y \right)}}\, dy = \int \frac{1}{x^{8}}\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$\frac{\sin{\left(y \right)}}{\cos{\left(y \right)}} = Const - \frac{1}{7 x^{7}}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{7 x^{7} - \sqrt{49 C_{1}^{2} x^{14} - 14 C_{1} x^{7} + 49 x^{14} + 1}}{7 C_{1} x^{7} - 1} \right)}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = - 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{7 x^{7} + \sqrt{49 C_{1}^{2} x^{14} - 14 C_{1} x^{7} + 49 x^{14} + 1}}{7 C_{1} x^{7} - 1} \right)}$$
Respuesta [src]
              /     ____________________________________       \
              |    /         14          7        2  14       7|
              |- \/  1 + 49*x   - 14*C1*x  + 49*C1 *x    + 7*x |
y(x) = -2*atan|------------------------------------------------|
              |                             7                  |
              \                  -1 + 7*C1*x                   /
$$y{\left(x \right)} = - 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{7 x^{7} - \sqrt{49 C_{1}^{2} x^{14} - 14 C_{1} x^{7} + 49 x^{14} + 1}}{7 C_{1} x^{7} - 1} \right)}$$
              /   ____________________________________       \
              |  /         14          7        2  14       7|
              |\/  1 + 49*x   - 14*C1*x  + 49*C1 *x    + 7*x |
y(x) = -2*atan|----------------------------------------------|
              |                            7                 |
              \                 -1 + 7*C1*x                  /
$$y{\left(x \right)} = - 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{7 x^{7} + \sqrt{49 C_{1}^{2} x^{14} - 14 C_{1} x^{7} + 49 x^{14} + 1}}{7 C_{1} x^{7} - 1} \right)}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
factorable
separable
lie group
separable Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.7500000893462718)
(-5.555555555555555, 0.7500005459872906)
(-3.333333333333333, 0.7500169469178958)
(-1.1111111111111107, 0.785361423801382)
(1.1111111111111107, 1.5707963249339647)
(3.333333333333334, 1.5707963249339647)
(5.555555555555557, 1.5707963249339647)
(7.777777777777779, 1.5707963249339647)
(10.0, 1.5707963249339647)
(10.0, 1.5707963249339647)