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¿Cómo resolver ecuaciones diferenciales con factor integrante? 3

En esta ocasión, vengo a mostrarles la solución del problema 2.d de ecuaciones con factor integrante del libro de Ecuaciones diferenciales con aplicaciones y notas históricas 2da edición, del autor George F. Simmons
El problema es el siguiente:
Resolver cada una de estas ecuaciones hallando un factor integrante:
exdx+(excot(y)+2ycsc(y))dy=0

Este libro nos propone hallar de dos formas los factores integrantes:
MyNxN=g(x)

μ(x)=eg(x)dx

y
MyNxM=h(y)

μ(y)=eh(y)dy

Como ambos factores integrantes tienen el mismo numerador, calculamos las derivadas parciales:
My=y(ex)

My=0

Nx=x(excot(y)+2ycsc(y))

Nx=excot(y)

Calculamos las funciones g(x) y h(y):
g(x)=excot(y)excot(y)+2ycsc(y)

h(y)=excot(y)ex

h(y)=cot(y)

Podemos ver que la función h(y), es más fácil de obtener, entonces procedemos a calcular el factor integrante:
μ(y)=ecot(y)dy

De acuerdo a la integral de cotangente el factor integrante queda de la forma:
μ(y)=eln(sen(y))

μ(y)=sen(y)

Luego la ecuación diferencial me queda como:
exsen(y)dx+exsen(y)cot(y)dy+2ycsc(y)sen(y)dy=0

Recordando las razones trigonométricas cot(y)=cos(y)sen(y) y csc(y)=1sen(y), la ecuación diferencial queda así:
exsen(y)dx+excos(y)dy+2ydy=0

exsen(y)dx+excos(y)dy=2ydy

Los dos primeros términos representan la derivada de un producto, y finalmente podemos integrar ambas expresiones:
ddy(exsen(y))=2y

ddy(exsen(y))dy=2ydy

La integración de los primeros términos es la cantidad que está en el operador, y la integración del segundo miembro es fundamental, por lo tanto llegamos a la respuesta de nuestra ecuación diferencial:
exsen(y)=y2+C

exsen(y)+y2=C




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