Sr Examen

Ecuación diferencial sinxdx+4y^3dy

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]
   3    d                    
4*y (x)*--(y(x)) + sin(x) = 0
        dx                   
$$4 y^{3}{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + \sin{\left(x \right)} = 0$$
4*y^3*y' + sin(x) = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$4 y^{3}{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + \sin{\left(x \right)} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = - \frac{\sin{\left(x \right)}}{4}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = \frac{1}{y^{3}{\left(x \right)}}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$\frac{1}{y^{3}{\left(x \right)}}$$
obtendremos
$$y^{3}{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = - \frac{\sin{\left(x \right)}}{4}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$dx y^{3}{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = - \frac{dx \sin{\left(x \right)}}{4}$$
o
$$dy y^{3}{\left(x \right)} = - \frac{dx \sin{\left(x \right)}}{4}$$

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.
$$\int y^{3}\, dy = \int \left(- \frac{\sin{\left(x \right)}}{4}\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$\frac{y^{4}}{4} = Const + \frac{\cos{\left(x \right)}}{4}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - i \sqrt[4]{C_{1} + \cos{\left(x \right)}}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = i \sqrt[4]{C_{1} + \cos{\left(x \right)}}$$
$$\operatorname{y_{3}} = y{\left(x \right)} = - \sqrt[4]{C_{1} + \cos{\left(x \right)}}$$
$$\operatorname{y_{4}} = y{\left(x \right)} = \sqrt[4]{C_{1} + \cos{\left(x \right)}}$$
Respuesta [src]
          4 _____________
y(x) = -I*\/ C1 + cos(x) 
$$y{\left(x \right)} = - i \sqrt[4]{C_{1} + \cos{\left(x \right)}}$$
         4 _____________
y(x) = I*\/ C1 + cos(x) 
$$y{\left(x \right)} = i \sqrt[4]{C_{1} + \cos{\left(x \right)}}$$
        4 _____________
y(x) = -\/ C1 + cos(x) 
$$y{\left(x \right)} = - \sqrt[4]{C_{1} + \cos{\left(x \right)}}$$
       4 _____________
y(x) = \/ C1 + cos(x) 
$$y{\left(x \right)} = \sqrt[4]{C_{1} + \cos{\left(x \right)}}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 1.0534601620932136)
(-5.555555555555555, 1.1743993620203421)
(-3.333333333333333, 0.6456768620783494)
(-1.1111111111111107, 1.1245323118221717)
(1.1111111111111107, 1.1245323495266533)
(3.333333333333334, 0.6456786955600503)
(5.555555555555557, 1.1743997708862435)
(7.777777777777779, 1.053460841137023)
(10.0, 0.7500020587223682)
(10.0, 0.7500020587223682)