Sr Examen

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

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \operatorname{acos}{\left(C_{1} + x \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} \right)} + 2 \pi$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \operatorname{acos}{\left(C_{1} + x \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} \right)}$$
Respuesta [src]
y(x) = -acos(C1 + x*sin(x) + cos(x)) + 2*pi
$$y{\left(x \right)} = - \operatorname{acos}{\left(C_{1} + x \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} \right)} + 2 \pi$$
y(x) = acos(C1 + x*sin(x) + cos(x))
$$y{\left(x \right)} = \operatorname{acos}{\left(C_{1} + x \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} \right)}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
factorable
separable
1st exact
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 4.911144727889465e-10)
(-5.555555555555555, 2.17e-322)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, 2.78363573e-315)
(1.1111111111111107, 6.971028255580836e+173)
(3.333333333333334, 3.1933833808213398e-248)
(5.555555555555557, 2.125757255287192e+160)
(7.777777777777779, 8.388243567719914e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)