Question Number 68873 by mathmax by abdo last updated on 16/Sep/19
$${solve}\:\:\:\left({x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}\right){y}^{'} \:+\left(\mathrm{2}{x}+\mathrm{3}\right){y}\:={x}\:{cos}\left(\mathrm{2}{x}\right) \\ $$
Commented by mathmax by abdo last updated on 20/Sep/19
$$\left({he}\right)\:\rightarrow\:\left({x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}\right){y}^{'} \:+\left(\mathrm{2}{x}+\mathrm{3}\right){y}\:=\mathrm{0}\:\Rightarrow\left({x}^{\mathrm{3}} \:+\mathrm{1}\right){y}^{'} =−\left(\mathrm{2}{x}+\mathrm{3}\right){y}\:\Rightarrow \\ $$$$\frac{{y}^{'} }{{y}}\:=−\frac{\mathrm{2}{x}+\mathrm{3}}{{x}^{\mathrm{3}} \:+\mathrm{1}}\:\Rightarrow{ln}\mid{y}\mid\:=−\int\:\:\frac{\mathrm{2}{x}+\mathrm{3}}{{x}^{\mathrm{3}} \:+\mathrm{1}}{dx}\:\:{let}\:{decompose}\: \\ $$$${F}\left({x}\right)=\frac{\mathrm{2}{x}+\mathrm{3}}{{x}^{\mathrm{3}} \:+\mathrm{1}}\:\Rightarrow{F}\left({x}\right)=\frac{\mathrm{2}{x}+\mathrm{3}}{\left({x}+\mathrm{1}\right)\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)}\:=\frac{{a}}{{x}+\mathrm{1}}\:+\frac{{bx}+{c}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}\:+\mathrm{1}} \\ $$$${a}\:={lim}_{{x}\rightarrow−\mathrm{1}} \left({x}+\mathrm{1}\right){F}\left({x}\right)=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}} \\ $$$${lim}_{{x}\rightarrow+\infty} {xF}\left({x}\right)=\mathrm{0}\:={a}+{b}\:\Rightarrow{b}=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\:\:\Rightarrow \\ $$$${F}\left({x}\right)=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}\left({x}+\mathrm{1}\right)}\:+\frac{−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{x}\:+{c}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}\:+\mathrm{1}} \\ $$$${F}\left({o}\right)\:=\mathrm{3}\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\:+{c}\:\Rightarrow{c}\:=\mathrm{3}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\:=\frac{\mathrm{8}}{\mathrm{3}}\:\Rightarrow{F}\left({x}\right)=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}\left({x}+\mathrm{1}\right)}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\frac{{x}−\mathrm{8}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}} \\ $$$$\Rightarrow\int\:{F}\left({x}\right){dx}\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{ln}\mid{x}+\mathrm{1}\mid−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\:\int\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}−\mathrm{15}}{{x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}}{dx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{ln}\mid{x}+\mathrm{1}\mid−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}{ln}\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)\:+\frac{\mathrm{15}}{\mathrm{6}}\:\int\:\:\:\frac{{dx}}{\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}\:} +\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{4}}} \\ $$$$\int\:\:\frac{{dx}}{\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} \:+\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{4}}}\:=_{{x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}=\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}{t}} \:\:\:\:\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}}\:\int\:\frac{\mathrm{1}}{{t}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{1}}\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}{dt}\:=\frac{\mathrm{2}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\:{arctan}\left(\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\right) \\ $$$$\Rightarrow{ln}\mid{y}\mid\:=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{ln}\mid{x}+\mathrm{1}\mid+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}{ln}\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)+\frac{\mathrm{15}}{\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{3}}}\:{arctan}\left(\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\right)\:+{c}\Rightarrow \\ $$$${y}\:={K}\:×\frac{\mathrm{1}}{\mid{x}+\mathrm{1}\mid^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} }\:×\left({x}^{\mathrm{2}} −{x}+\mathrm{1}\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}} ×{e}^{\frac{\mathrm{15}}{\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{3}}}\:{arctan}\left(\frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\right)} \:\:…{be}\:{continued}… \\ $$