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Cálculo Ejemplos
Paso 1
Para resolver la ecuación diferencial, sea donde es el exponente de .
Paso 2
Resuelve la ecuación en .
Paso 3
Calcula la derivada de con respecto a .
Paso 4
Paso 4.1
Calcula la derivada de .
Paso 4.2
Reescribe la expresión mediante la regla del exponente negativo .
Paso 4.3
Diferencia con la regla del cociente, que establece que es donde y .
Paso 4.4
Diferencia con la regla de la constante.
Paso 4.4.1
Multiplica por .
Paso 4.4.2
Como es constante con respecto a , la derivada de con respecto a es .
Paso 4.4.3
Simplifica la expresión.
Paso 4.4.3.1
Multiplica por .
Paso 4.4.3.2
Resta de .
Paso 4.4.3.3
Mueve el negativo al frente de la fracción.
Paso 4.5
Reescribe como .
Paso 5
Sustituye por y por en la ecuación original .
Paso 6
Paso 6.1
Reescribe la ecuación diferencial como .
Paso 6.1.1
Reescribe la ecuación como .
Paso 6.1.1.1
Multiplica cada término en por para eliminar las fracciones.
Paso 6.1.1.1.1
Multiplica cada término en por .
Paso 6.1.1.1.2
Simplifica el lado izquierdo.
Paso 6.1.1.1.2.1
Simplifica cada término.
Paso 6.1.1.1.2.1.1
Cancela el factor común de .
Paso 6.1.1.1.2.1.1.1
Mueve el signo menos inicial en al numerador.
Paso 6.1.1.1.2.1.1.2
Factoriza de .
Paso 6.1.1.1.2.1.1.3
Cancela el factor común.
Paso 6.1.1.1.2.1.1.4
Reescribe la expresión.
Paso 6.1.1.1.2.1.2
Multiplica por .
Paso 6.1.1.1.2.1.3
Multiplica por .
Paso 6.1.1.1.2.1.4
Multiplica por sumando los exponentes.
Paso 6.1.1.1.2.1.4.1
Mueve .
Paso 6.1.1.1.2.1.4.2
Usa la regla de la potencia para combinar exponentes.
Paso 6.1.1.1.2.1.4.3
Resta de .
Paso 6.1.1.1.2.1.5
Simplifica .
Paso 6.1.1.1.2.1.6
Multiplica por .
Paso 6.1.1.1.3
Simplifica el lado derecho.
Paso 6.1.1.1.3.1
Reescribe con la propiedad conmutativa de la multiplicación.
Paso 6.1.1.1.3.2
Multiplica los exponentes en .
Paso 6.1.1.1.3.2.1
Aplica la regla de la potencia y multiplica los exponentes, .
Paso 6.1.1.1.3.2.2
Multiplica por .
Paso 6.1.1.1.3.3
Multiplica por sumando los exponentes.
Paso 6.1.1.1.3.3.1
Mueve .
Paso 6.1.1.1.3.3.2
Usa la regla de la potencia para combinar exponentes.
Paso 6.1.1.1.3.3.3
Resta de .
Paso 6.1.1.1.3.4
Simplifica .
Paso 6.1.1.2
Reordena los términos.
Paso 6.1.2
Factoriza de .
Paso 6.1.3
Reordena y .
Paso 6.2
El factor integrador se define mediante la fórmula , donde .
Paso 6.2.1
Establece la integración.
Paso 6.2.2
Integra .
Paso 6.2.2.1
Dado que es constante con respecto a , mueve fuera de la integral.
Paso 6.2.2.2
Según la regla de la potencia, la integral de con respecto a es .
Paso 6.2.2.3
Simplifica la respuesta.
Paso 6.2.2.3.1
Reescribe como .
Paso 6.2.2.3.2
Simplifica.
Paso 6.2.2.3.2.1
Combina y .
Paso 6.2.2.3.2.2
Cancela el factor común de y .
Paso 6.2.2.3.2.2.1
Factoriza de .
Paso 6.2.2.3.2.2.2
Cancela los factores comunes.
Paso 6.2.2.3.2.2.2.1
Factoriza de .
Paso 6.2.2.3.2.2.2.2
Cancela el factor común.
Paso 6.2.2.3.2.2.2.3
Reescribe la expresión.
Paso 6.2.2.3.2.2.2.4
Divide por .
Paso 6.2.3
Elimina la constante de integración.
Paso 6.3
Multiplica cada término por el factor integrador .
Paso 6.3.1
Multiplica cada término por .
Paso 6.3.2
Reescribe con la propiedad conmutativa de la multiplicación.
Paso 6.3.3
Reescribe con la propiedad conmutativa de la multiplicación.
Paso 6.3.4
Reordena los factores en .
Paso 6.4
Reescribe el lado izquierdo como resultado de la diferenciación de un producto.
Paso 6.5
Establece una integral en cada lado.
Paso 6.6
Integra el lado izquierdo.
Paso 6.7
Integra el lado derecho.
Paso 6.7.1
Dado que es constante con respecto a , mueve fuera de la integral.
Paso 6.7.2
Sea . Entonces , de modo que . Reescribe mediante y .
Paso 6.7.2.1
Deja . Obtén .
Paso 6.7.2.1.1
Diferencia .
Paso 6.7.2.1.2
Como es constante con respecto a , la derivada de con respecto a es .
Paso 6.7.2.1.3
Diferencia con la regla de la potencia, que establece que es donde .
Paso 6.7.2.1.4
Multiplica por .
Paso 6.7.2.2
Reescribe el problema mediante y .
Paso 6.7.3
Simplifica.
Paso 6.7.3.1
Mueve el negativo al frente de la fracción.
Paso 6.7.3.2
Combina y .
Paso 6.7.3.3
Combina y .
Paso 6.7.4
Dado que es constante con respecto a , mueve fuera de la integral.
Paso 6.7.5
Simplifica.
Paso 6.7.5.1
Multiplica por .
Paso 6.7.5.2
Multiplica por .
Paso 6.7.6
Dado que es constante con respecto a , mueve fuera de la integral.
Paso 6.7.7
Integra por partes mediante la fórmula , donde y .
Paso 6.7.8
Simplifica.
Paso 6.7.8.1
Combina y .
Paso 6.7.8.2
Combina y .
Paso 6.7.8.3
Mueve a la izquierda de .
Paso 6.7.8.4
Mueve a la izquierda de .
Paso 6.7.8.5
Combina y .
Paso 6.7.8.6
Combina y .
Paso 6.7.8.7
Mueve a la izquierda de .
Paso 6.7.8.8
Mueve a la izquierda de .
Paso 6.7.9
Dado que es constante con respecto a , mueve fuera de la integral.
Paso 6.7.10
Simplifica.
Paso 6.7.10.1
Multiplica por .
Paso 6.7.10.2
Multiplica por .
Paso 6.7.11
Dado que es constante con respecto a , mueve fuera de la integral.
Paso 6.7.12
La integral de con respecto a es .
Paso 6.7.13
Simplifica.
Paso 6.7.13.1
Reescribe como .
Paso 6.7.13.2
Simplifica.
Paso 6.7.13.2.1
Combina y .
Paso 6.7.13.2.2
Combina y .
Paso 6.7.13.2.3
Mueve a la izquierda de .
Paso 6.7.13.2.4
Mueve a la izquierda de .
Paso 6.7.13.2.5
Combina y .
Paso 6.7.13.2.6
Combina y .
Paso 6.7.13.2.7
Suma y .
Paso 6.7.13.2.8
Multiplica por .
Paso 6.7.13.2.9
Suma y .
Paso 6.8
Divide cada término en por y simplifica.
Paso 6.8.1
Divide cada término en por .
Paso 6.8.2
Simplifica el lado izquierdo.
Paso 6.8.2.1
Cancela el factor común de .
Paso 6.8.2.1.1
Cancela el factor común.
Paso 6.8.2.1.2
Divide por .
Paso 7
Sustituye por .