Дифференциальное уравнение y’sinx=ylny
Решение
Вы ввели
$$\sin{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = y{\left(x \right)} \log{\left(y{\left(x \right)} \right)}$$
Подробное решение
Дано уравнение:
$$\sin{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = y{\left(x \right)} \log{\left(y{\left(x \right)} \right)}$$
Это дифф. уравнение имеет вид:
где
$$f_{1}{\left(x \right)} = 1$$
$$g_{1}{\left(y \right)} = 1$$
$$f_{2}{\left(x \right)} = - \frac{1}{\sin{\left(x \right)}}$$
$$g_{2}{\left(y \right)} = - y{\left(x \right)} \log{\left(y{\left(x \right)} \right)}$$
Приведём ур-ние к виду:
Разделим обе части ур-ния на g2(y)
$$- y{\left(x \right)} \log{\left(y{\left(x \right)} \right)}$$
получим
$$- \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y{\left(x \right)} \log{\left(y{\left(x \right)} \right)}} = - \frac{1}{\sin{\left(x \right)}}$$
Этим самым мы разделили переменные x и y.
Теперь домножим обе части ур-ния на dx,
тогда ур-ние будет таким
$$- \frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y{\left(x \right)} \log{\left(y{\left(x \right)} \right)}} = - \frac{dx}{\sin{\left(x \right)}}$$
или
$$- \frac{dy}{y{\left(x \right)} \log{\left(y{\left(x \right)} \right)}} = - \frac{dx}{\sin{\left(x \right)}}$$
Возьмём от обеих частей ур-ния интегралы:
- от левой части интеграл по y,
- от правой части интеграл по x.
$$\int \left(- \frac{1}{y \log{\left(y \right)}}\right)\, dy = \int \left(- \frac{1}{\sin{\left(x \right)}}\right)\, dx$$
Подробное решение интеграла с y
Подробное решение интеграла с x
Возьмём эти интегралы
$$- \log{\left(\log{\left(y \right)} \right)} = Const - \frac{\log{\left(\cos{\left(x \right)} - 1 \right)}}{2} + \frac{\log{\left(\cos{\left(x \right)} + 1 \right)}}{2}$$
Подробное решение простого уравнения
Мы получили обыкн. ур-ние с неизвестной y.
(Const - это константа)
Решением будет:
$$y{\left(x \right)} = e^{\frac{C_{1} \sqrt{\cos{\left(x \right)} - 1}}{\sqrt{\cos{\left(x \right)} + 1}}}$$
$$\sin{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = y{\left(x \right)} \log{\left(y{\left(x \right)} \right)}$$
Это дифф. уравнение имеет вид:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),
где
$$f_{1}{\left(x \right)} = 1$$
$$g_{1}{\left(y \right)} = 1$$
$$f_{2}{\left(x \right)} = - \frac{1}{\sin{\left(x \right)}}$$
$$g_{2}{\left(y \right)} = - y{\left(x \right)} \log{\left(y{\left(x \right)} \right)}$$
Приведём ур-ние к виду:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).
Разделим обе части ур-ния на g2(y)
$$- y{\left(x \right)} \log{\left(y{\left(x \right)} \right)}$$
получим
$$- \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y{\left(x \right)} \log{\left(y{\left(x \right)} \right)}} = - \frac{1}{\sin{\left(x \right)}}$$
Этим самым мы разделили переменные x и y.
Теперь домножим обе части ур-ния на dx,
тогда ур-ние будет таким
$$- \frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y{\left(x \right)} \log{\left(y{\left(x \right)} \right)}} = - \frac{dx}{\sin{\left(x \right)}}$$
или
$$- \frac{dy}{y{\left(x \right)} \log{\left(y{\left(x \right)} \right)}} = - \frac{dx}{\sin{\left(x \right)}}$$
Возьмём от обеих частей ур-ния интегралы:
- от левой части интеграл по y,
- от правой части интеграл по x.
$$\int \left(- \frac{1}{y \log{\left(y \right)}}\right)\, dy = \int \left(- \frac{1}{\sin{\left(x \right)}}\right)\, dx$$
Подробное решение интеграла с y
Подробное решение интеграла с x
Возьмём эти интегралы
$$- \log{\left(\log{\left(y \right)} \right)} = Const - \frac{\log{\left(\cos{\left(x \right)} - 1 \right)}}{2} + \frac{\log{\left(\cos{\left(x \right)} + 1 \right)}}{2}$$
Подробное решение простого уравнения
Мы получили обыкн. ур-ние с неизвестной y.
(Const - это константа)
Решением будет:
y_1 =
$$y{\left(x \right)} = e^{\frac{C_{1} \sqrt{\cos{\left(x \right)} - 1}}{\sqrt{\cos{\left(x \right)} + 1}}}$$
Ответ
$$y{\left(x \right)} = e^{\frac{C_{1} \sqrt{\cos{\left(x \right)} - 1}}{\sqrt{\cos{\left(x \right)} + 1}}}$$
График для задачи Коши
Классификация
factorable
separable
lie group
separable Integral
Численный ответ
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, nan)
(-5.555555555555555, 0.0)
(-3.333333333333333, 0.0)
(-1.1111111111111107, 5e-324)
(1.1111111111111107, 0.0)
(3.333333333333334, 0.0)
(5.555555555555557, 1.63e-322)
(7.777777777777779, 6.9077817225082e-310)
(10.0, 6.9077817225082e-310)
Еще ссылки
Решите дифференциальное уравнение y’sinx=ylny (у ’ синус от х равно у ln у) - различные методы решения и порядка дифференциальных уравнений [Есть ответ!]:
Идентичные выражения:
y’sinx=ylny
у ’ синус от х равно у ln у
у ’ синус от х равно у ln у