Q.

Let y = y(x) be the solution curve of the differential equation secydydx+2x siny=x3cosy, y(1) = 0. Then y(3) is equal to:            [2024]

1 π6  
2 π3  
3 π4  
4 π12  

Ans.

(3)

We have, sec y dydx + 2x sin y = x3 cos y

⇒  sec2 y dydx + 2x tan y = x3               ... (i)

Let z = tan y  ⇒  dzdx = sec2 y dydx

∴  From (i), dzdx + 2xz = x3

IF = e∫2xdx = ex2  ⇒  z·ex2 = ∫ex2·x3dx + c

⇒  tan y·ex2 = 12(x2ex2 - ex2) + c

Since, y(1) = 0

∴  tan (0) · e = 12 (1·e - e) + c ⇒ c = 0

So, tan yex2 = 12 (x2ex2 - ex2)

⇒  tan y = x2 - 12  ⇒  y = tan-1 (x2 - 12)

∴  y(3) = tan-1 ((3)2 - 12) = tan-1(1) = π4