Sr Examen

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Ecuación diferencial ((e^((-x)^2))dy/)x+(dx)/(cos^2(y))

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\    
    1          d         \x /    
---------- + x*--(y(x))*e     = 0
   2           dx                
cos (y(x))                       
$$x e^{x^{2}} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + \frac{1}{\cos^{2}{\left(y{\left(x \right)} \right)}} = 0$$
x*exp(x^2)*y' + cos(y)^(-2) = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$x e^{x^{2}} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + \frac{1}{\cos^{2}{\left(y{\left(x \right)} \right)}} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = \frac{y{\left(x \right)}}{2} + \frac{\sin{\left(y{\left(x \right)} \right)} \cos{\left(y{\left(x \right)} \right)}}{2} + \frac{\operatorname{Ei}{\left(x^{2} e^{i \pi} \right)}}{2} = C_{1}$$
Respuesta [src]
  / 2  pi*I\                                  
Ei\x *e    /   y(x)   cos(y(x))*sin(y(x))     
------------ + ---- + ------------------- = C1
     2          2              2              
$$\frac{y{\left(x \right)}}{2} + \frac{\sin{\left(y{\left(x \right)} \right)} \cos{\left(y{\left(x \right)} \right)}}{2} + \frac{\operatorname{Ei}{\left(x^{2} e^{i \pi} \right)}}{2} = C_{1}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
lie group
separable Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.75)
(-5.555555555555555, 0.7500000001084823)
(-3.333333333333333, 0.7500012379815681)
(-1.1111111111111107, 0.9156072918170562)
(1.1111111111111107, 1.6040245818024603)
(3.333333333333334, 3.1933833808213398e-248)
(5.555555555555557, 1.5010063194974072e-76)
(7.777777777777779, 8.38824356735448e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)