Cálculo Ejemplos

Resuelve la Ecuación Diferencial (dy)/(dx)=(y^2+1)/(x^2-1)
Paso 1
Separa las variables.
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Paso 1.1
Multiplica ambos lados por .
Paso 1.2
Simplifica.
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Paso 1.2.1
Cancela el factor común de .
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Paso 1.2.1.1
Cancela el factor común.
Paso 1.2.1.2
Reescribe la expresión.
Paso 1.2.2
Simplifica el denominador.
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Paso 1.2.2.1
Reescribe como .
Paso 1.2.2.2
Dado que ambos términos son cuadrados perfectos, factoriza con la fórmula de la diferencia de cuadrados, , donde y .
Paso 1.3
Reescribe la ecuación.
Paso 2
Integra ambos lados.
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Paso 2.1
Establece una integral en cada lado.
Paso 2.2
Integra el lado izquierdo.
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Paso 2.2.1
Simplifica la expresión.
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Paso 2.2.1.1
Reordena y .
Paso 2.2.1.2
Reescribe como .
Paso 2.2.2
La integral de con respecto a es .
Paso 2.3
Integra el lado derecho.
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Paso 2.3.1
Escribe la fracción mediante la descomposición en fracciones simples.
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Paso 2.3.1.1
Descompone la fracción y multiplica por el denominador común.
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Paso 2.3.1.1.1
Para cada factor del denominador, crea una nueva fracción con el factor como denominador y un valor desconocido como numerador. Dado que el factor en el denominador es lineal, coloca una sola variable en su lugar .
Paso 2.3.1.1.2
Para cada factor del denominador, crea una nueva fracción con el factor como denominador y un valor desconocido como numerador. Dado que el factor en el denominador es lineal, coloca una sola variable en su lugar .
Paso 2.3.1.1.3
Multiplica cada fracción en la ecuación por el denominador de la expresión original. En este caso, el denominador es .
Paso 2.3.1.1.4
Cancela el factor común de .
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Paso 2.3.1.1.4.1
Cancela el factor común.
Paso 2.3.1.1.4.2
Reescribe la expresión.
Paso 2.3.1.1.5
Cancela el factor común de .
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Paso 2.3.1.1.5.1
Cancela el factor común.
Paso 2.3.1.1.5.2
Reescribe la expresión.
Paso 2.3.1.1.6
Simplifica cada término.
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Paso 2.3.1.1.6.1
Cancela el factor común de .
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Paso 2.3.1.1.6.1.1
Cancela el factor común.
Paso 2.3.1.1.6.1.2
Divide por .
Paso 2.3.1.1.6.2
Aplica la propiedad distributiva.
Paso 2.3.1.1.6.3
Mueve a la izquierda de .
Paso 2.3.1.1.6.4
Reescribe como .
Paso 2.3.1.1.6.5
Cancela el factor común de .
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Paso 2.3.1.1.6.5.1
Cancela el factor común.
Paso 2.3.1.1.6.5.2
Divide por .
Paso 2.3.1.1.6.6
Aplica la propiedad distributiva.
Paso 2.3.1.1.6.7
Multiplica por .
Paso 2.3.1.1.7
Mueve .
Paso 2.3.1.2
Crea ecuaciones para las variables de fracción simple y úsalas para establecer un sistema de ecuaciones.
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Paso 2.3.1.2.1
Crea una ecuación para las variables de fracción simple al igualar los coeficientes de de cada lado de la ecuación. Para que la ecuación sea igual, los coeficientes equivalentes en cada lado de la ecuación deben ser iguales.
Paso 2.3.1.2.2
Crea una ecuación para las variables de fracción simple al igualar los coeficientes de los términos que no contienen . Para que la ecuación sea igual, los coeficientes equivalentes en cada lado de la ecuación deben ser iguales.
Paso 2.3.1.2.3
Establece el sistema de ecuaciones para obtener los coeficientes de las fracciones parciales.
Paso 2.3.1.3
Resuelve el sistema de ecuaciones.
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Paso 2.3.1.3.1
Resuelve en .
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Paso 2.3.1.3.1.1
Reescribe la ecuación como .
Paso 2.3.1.3.1.2
Resta de ambos lados de la ecuación.
Paso 2.3.1.3.2
Reemplaza todos los casos de por en cada ecuación.
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Paso 2.3.1.3.2.1
Reemplaza todos los casos de en por .
Paso 2.3.1.3.2.2
Simplifica el lado derecho.
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Paso 2.3.1.3.2.2.1
Simplifica .
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Paso 2.3.1.3.2.2.1.1
Multiplica .
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Paso 2.3.1.3.2.2.1.1.1
Multiplica por .
Paso 2.3.1.3.2.2.1.1.2
Multiplica por .
Paso 2.3.1.3.2.2.1.2
Suma y .
Paso 2.3.1.3.3
Resuelve en .
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Paso 2.3.1.3.3.1
Reescribe la ecuación como .
Paso 2.3.1.3.3.2
Divide cada término en por y simplifica.
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Paso 2.3.1.3.3.2.1
Divide cada término en por .
Paso 2.3.1.3.3.2.2
Simplifica el lado izquierdo.
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Paso 2.3.1.3.3.2.2.1
Cancela el factor común de .
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Paso 2.3.1.3.3.2.2.1.1
Cancela el factor común.
Paso 2.3.1.3.3.2.2.1.2
Divide por .
Paso 2.3.1.3.4
Reemplaza todos los casos de por en cada ecuación.
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Paso 2.3.1.3.4.1
Reemplaza todos los casos de en por .
Paso 2.3.1.3.4.2
Simplifica el lado derecho.
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Paso 2.3.1.3.4.2.1
Multiplica por .
Paso 2.3.1.3.5
Enumera todas las soluciones.
Paso 2.3.1.4
Reemplaza cada uno de los coeficientes de fracción simple en con los valores obtenidos para y .
Paso 2.3.1.5
Simplifica.
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Paso 2.3.1.5.1
Multiplica el numerador por la recíproca del denominador.
Paso 2.3.1.5.2
Multiplica por .
Paso 2.3.1.5.3
Mueve a la izquierda de .
Paso 2.3.1.5.4
Multiplica el numerador por la recíproca del denominador.
Paso 2.3.1.5.5
Multiplica por .
Paso 2.3.2
Divide la única integral en varias integrales.
Paso 2.3.3
Dado que es constante con respecto a , mueve fuera de la integral.
Paso 2.3.4
Dado que es constante con respecto a , mueve fuera de la integral.
Paso 2.3.5
Sea . Entonces . Reescribe mediante y .
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Paso 2.3.5.1
Deja . Obtén .
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Paso 2.3.5.1.1
Diferencia .
Paso 2.3.5.1.2
Según la regla de la suma, la derivada de con respecto a es .
Paso 2.3.5.1.3
Diferencia con la regla de la potencia, que establece que es donde .
Paso 2.3.5.1.4
Como es constante con respecto a , la derivada de con respecto a es .
Paso 2.3.5.1.5
Suma y .
Paso 2.3.5.2
Reescribe el problema mediante y .
Paso 2.3.6
La integral de con respecto a es .
Paso 2.3.7
Dado que es constante con respecto a , mueve fuera de la integral.
Paso 2.3.8
Sea . Entonces . Reescribe mediante y .
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Paso 2.3.8.1
Deja . Obtén .
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Paso 2.3.8.1.1
Diferencia .
Paso 2.3.8.1.2
Según la regla de la suma, la derivada de con respecto a es .
Paso 2.3.8.1.3
Diferencia con la regla de la potencia, que establece que es donde .
Paso 2.3.8.1.4
Como es constante con respecto a , la derivada de con respecto a es .
Paso 2.3.8.1.5
Suma y .
Paso 2.3.8.2
Reescribe el problema mediante y .
Paso 2.3.9
La integral de con respecto a es .
Paso 2.3.10
Simplifica.
Paso 2.3.11
Vuelve a sustituir para cada variable de sustitución de la integración.
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Paso 2.3.11.1
Reemplaza todos los casos de con .
Paso 2.3.11.2
Reemplaza todos los casos de con .
Paso 2.4
Agrupa la constante de integración en el lado derecho como .
Paso 3
Resuelve
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Paso 3.1
Simplifica el lado derecho.
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Paso 3.1.1
Simplifica cada término.
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Paso 3.1.1.1
Combina y .
Paso 3.1.1.2
Combina y .
Paso 3.2
Multiplica cada término en por para eliminar las fracciones.
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Paso 3.2.1
Multiplica cada término en por .
Paso 3.2.2
Simplifica el lado izquierdo.
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Paso 3.2.2.1
Mueve a la izquierda de .
Paso 3.2.3
Simplifica el lado derecho.
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Paso 3.2.3.1
Simplifica cada término.
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Paso 3.2.3.1.1
Cancela el factor común de .
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Paso 3.2.3.1.1.1
Mueve el signo menos inicial en al numerador.
Paso 3.2.3.1.1.2
Cancela el factor común.
Paso 3.2.3.1.1.3
Reescribe la expresión.
Paso 3.2.3.1.2
Cancela el factor común de .
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Paso 3.2.3.1.2.1
Cancela el factor común.
Paso 3.2.3.1.2.2
Reescribe la expresión.
Paso 3.2.3.1.3
Mueve a la izquierda de .
Paso 3.3
Mueve todos los términos que contengan un logaritmo al lado izquierdo de la ecuación.
Paso 3.4
Usa la propiedad del cociente de los logaritmos, .
Paso 3.5
Como está en el lado derecho de la ecuación, cambia los lados para que quede en el lado izquierdo de la ecuación.
Paso 3.6
Resta de ambos lados de la ecuación.
Paso 3.7
Divide cada término en por y simplifica.
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Paso 3.7.1
Divide cada término en por .
Paso 3.7.2
Simplifica el lado izquierdo.
Toca para ver más pasos...
Paso 3.7.2.1
Cancela el factor común de .
Toca para ver más pasos...
Paso 3.7.2.1.1
Cancela el factor común.
Paso 3.7.2.1.2
Divide por .
Paso 3.7.3
Simplifica el lado derecho.
Toca para ver más pasos...
Paso 3.7.3.1
Simplifica cada término.
Toca para ver más pasos...
Paso 3.7.3.1.1
Reescribe como .
Paso 3.7.3.1.2
Simplifica al mover dentro del algoritmo.
Paso 3.7.3.1.3
Mueve el negativo al frente de la fracción.
Paso 3.7.3.1.4
Multiplica .
Toca para ver más pasos...
Paso 3.7.3.1.4.1
Multiplica por .
Paso 3.7.3.1.4.2
Multiplica por .
Paso 3.7.3.1.5
Aplica la regla del producto a .
Paso 3.7.3.1.6
Cancela el factor común de .
Toca para ver más pasos...
Paso 3.7.3.1.6.1
Cancela el factor común.
Paso 3.7.3.1.6.2
Divide por .
Paso 3.8
Calcula la inversa de la arcotangente de ambos lados de la ecuación para extraer del interior de la arcotangente.