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Übung

$ycos\left(x\right)+2xe^y+\left(sinx+x^2e^y-1\right)y'=0$

Schritt-für-Schritt-Lösung

1

Schreiben Sie die Differentialgleichung in Leibnizscher Notation um

$y\cos\left(x\right)+2xe^y+\frac{dy}{dx}\left(\sin\left(x\right)+x^2e^y-1\right)=0$
2

Wenden Sie die Formel an: $a\frac{dy}{dx}+c=f$$\to a\frac{dy}{dx}=f-c$, wobei $a=\sin\left(x\right)+x^2e^y-1$, $c=y\cos\left(x\right)+2xe^y$ und $f=0$

$\frac{dy}{dx}\left(\sin\left(x\right)+x^2e^y-1\right)=-\left(y\cos\left(x\right)+2xe^y\right)$
3

Wenden Sie die Formel an: $a\frac{dy}{dx}=f$$\to \frac{dy}{dx}factor\left(a\right)=factor\left(f\right)$, wobei $a=\sin\left(x\right)+x^2e^y-1$ und $f=-\left(y\cos\left(x\right)+2xe^y\right)$

$\frac{dy}{dx}\left(x^2e^y+\sin\left(x\right)-1\right)=-\left(y\cos\left(x\right)+2xe^y\right)$
4

Wenden Sie die Formel an: $a\frac{dy}{dx}=c$$\to \frac{dy}{dx}=\frac{c}{a}$, wobei $a=x^2e^y+\sin\left(x\right)-1$ und $c=-\left(y\cos\left(x\right)+2xe^y\right)$

$\frac{dy}{dx}=\frac{-\left(y\cos\left(x\right)+2xe^y\right)}{x^2e^y+\sin\left(x\right)-1}$
5

Schreiben Sie die Differentialgleichung in der Standardform um $M(x,y)dx+N(x,y)dy=0$

$x^2e^y+\sin\left(x\right)-1dy1\left(y\cos\left(x\right)+2xe^y\right)dx=0$
6

Die Differentialgleichung $x^2e^y+\sin\left(x\right)-1dy1\left(y\cos\left(x\right)+2xe^y\right)dx=0$ ist exakt, da sie in der Standardform $M(x,y)dx+N(x,y)dy=0$ geschrieben ist, wobei $M(x,y)$ und $N(x,y)$ die partiellen Ableitungen einer Funktion mit zwei Variablen $f(x,y)$ sind und sie den Test auf Exaktheit erfüllen: $\displaystyle\frac{\partial M}{\partial y}=\frac{\partial N}{\partial x}$. Mit anderen Worten: Ihre zweiten partiellen Ableitungen sind gleich. Die allgemeine Lösung der Differentialgleichung hat die Form $f(x,y)=C$

$x^2e^y+\sin\left(x\right)-1dy1\left(y\cos\left(x\right)+2xe^y\right)dx=0$
7

Mit Hilfe des Exaktheitstests können wir überprüfen, ob die Differentialgleichung exakt ist

$\cos\left(x\right)+2xe^y=2e^yx+\cos\left(x\right)$
8

Integrieren Sie $M(x,y)$ in Bezug auf $x$ und Sie erhalten

$y\sin\left(x\right)+e^yx^2+g(y)$
9

Nehmen Sie nun die partielle Ableitung von $y\sin\left(x\right)+e^yx^2$ nach $y$ und Sie erhalten

$\sin\left(x\right)+x^2e^y+g'(y)$
10

Setzen Sie $x^2e^y+\sin\left(x\right)-1$ und $\sin\left(x\right)+x^2e^y+g'(y)$ einander gleich und isolieren Sie $g'(y)$

$g'(y)=-1$
11

Finde $g(y)$ und integriere beide Seiten.

$g(y)=-y$
12

Wir haben unsere $f(x,y)$ gefunden und sie entspricht

$f(x,y)=y\sin\left(x\right)+e^yx^2-y$
13

Die Lösung der Differentialgleichung lautet dann

$y\sin\left(x\right)+e^yx^2-y=C_0$

Endgültige Antwort auf das Problem

$y\sin\left(x\right)+e^yx^2-y=C_0$

Wie sollte ich dieses Problem lösen?

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acot
asec
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cosh
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coth
sech
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