Tenemos la ecuación:
$$\sin^{2}{\left(x \right)} \tan{\left(y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + \cos^{2}{\left(y{\left(x \right)} \right)} \cot{\left(x \right)} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),
donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = \sin^{2}{\left(x \right)}$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = \tan{\left(y{\left(x \right)} \right)}$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = - \cot{\left(x \right)}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = \cos^{2}{\left(y{\left(x \right)} \right)}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).
Dividamos ambos miembros de la ecuación en f1(x)
$$\sin^{2}{\left(x \right)}$$
obtendremos
$$\tan{\left(y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = - \frac{\cos^{2}{\left(y{\left(x \right)} \right)} \cot{\left(x \right)}}{\sin^{2}{\left(x \right)}}$$
Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$\cos^{2}{\left(y{\left(x \right)} \right)}$$
obtendremos
$$\frac{\tan{\left(y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\cos^{2}{\left(y{\left(x \right)} \right)}} = - \frac{\cot{\left(x \right)}}{\sin^{2}{\left(x \right)}}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.
Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$\frac{dx \tan{\left(y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\cos^{2}{\left(y{\left(x \right)} \right)}} = - \frac{dx \cot{\left(x \right)}}{\sin^{2}{\left(x \right)}}$$
o
$$\frac{dy \tan{\left(y{\left(x \right)} \right)}}{\cos^{2}{\left(y{\left(x \right)} \right)}} = - \frac{dx \cot{\left(x \right)}}{\sin^{2}{\left(x \right)}}$$
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.
$$\int \frac{\tan{\left(y \right)}}{\cos^{2}{\left(y \right)}}\, dy = \int \left(- \frac{\cot{\left(x \right)}}{\sin^{2}{\left(x \right)}}\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con ySolución detallada de la integral con xTomemos estas integrales
$$\frac{1}{2 \cos^{2}{\left(y \right)}} = Const + \frac{1}{2 \sin^{2}{\left(x \right)}}$$
Solución detallada de una ecuación simpleHemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)
La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \operatorname{acos}{\left(- \sqrt{\frac{1}{C_{1} \sin^{2}{\left(x \right)} + 1}} \sin{\left(x \right)} \right)} + 2 \pi$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = - \operatorname{acos}{\left(\sqrt{\frac{1}{C_{1} \sin^{2}{\left(x \right)} + 1}} \sin{\left(x \right)} \right)} + 2 \pi$$
$$\operatorname{y_{3}} = y{\left(x \right)} = \operatorname{acos}{\left(- \sqrt{\frac{1}{C_{1} \sin^{2}{\left(x \right)} + 1}} \sin{\left(x \right)} \right)}$$
$$\operatorname{y_{4}} = y{\left(x \right)} = \operatorname{acos}{\left(\sqrt{\frac{1}{C_{1} \sin^{2}{\left(x \right)} + 1}} \sin{\left(x \right)} \right)}$$