Cómo resolver esta ecuación diferencial no homogénea [matemática] y ” – y ‘= \ frac {1} {\ cos ^ 3 x} [/ matemática]

Vea que el factor de integración es igual (si no sabe lo que eso significa, verá en un segundo)

[matemáticas] e ^ {- x} [/ matemáticas]

Entonces multiplique la ecuación por ella para obtener

[matemáticas] e ^ {- x} y ” – e ^ {- x} y ‘= \ dfrac {e ^ {- x}} {(\ cos {x}) ^ 3} [/ matemáticas]

Observe que, debido a cómo elegimos el factor de integración (así es como definimos el factor de integración), esto es equivalente a:

[matemáticas] \ dfrac {d} {dx} (e ^ {- x} y ‘) = \ dfrac {e ^ {- x}} {(\ cos {x}) ^ 3} [/ matemáticas]

Integrar,

[matemáticas] e ^ {- x} y ‘= \ int {\ dfrac {e ^ {- x}} {(\ cos {x}) ^ 3}} dx [/ matemáticas]

Aísle [math] y ‘[/ math] e integre nuevamente para obtener,

[matemáticas] y = \ int {e ^ x \ int {\ dfrac {e ^ {- x}} {(\ cos {x}) ^ 3}} dx} dx [/ matemáticas]

Desafortunadamente, no puede evaluar esa integral a menos que esté súper cómodo con las funciones hipergeométricas, cosas desagradables que aparecen en las ecuaciones diferenciales, con lo que no estoy, así que no intentaré explicarlas. Aparte de eso, esta es la mejor respuesta que puedo darte.

Esta pregunta apareció justo en la parte superior de mi feed. Me intrigó intentarlo, pero me decepcionó.

Usando reducción de orden

Deje [math] w = y ‘[/ math]

[matemáticas] w’-w = \ seg ^ 3 x [/ matemáticas]

Factor de integración [matemática] = e ^ x [/ matemática]

[matemáticas] \ implica que nosotros ^ x = \ displaystyle \ int e ^ x \ sec ^ 3 x \, dx [/ matemáticas]

El lado derecho es un desastre y requiere una función hipergeométrica. No soy competente con eso todavía. Entonces me detendré.

Bueno, observe que la ecuación contiene x, y ‘, y’ ‘, pero NO y.

Eso sugiere la sustitución z = y ‘. Eso te dará una ecuación diferencial de PRIMER orden con la que jugar, que es claramente mejor que un SEGUNDO orden.

La segunda cosa que notas es que la ecuación es lineal en z y z ‘. Eso sugiere una fórmula de solución específica para una EDO lineal de primer orden.

Puedes tomarlo desde allí tú mismo.