Cálculo Ejemplos

Resuelve la Ecuación Diferencial x(dy)/(dx)+3=4xe^(-y)
Paso 1
Sea . Sustituye por todos los casos de .
Paso 2
Obtén mediante la diferenciación de .
Toca para ver más pasos...
Paso 2.1
Diferencia con la regla de la cadena, que establece que es donde y .
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Paso 2.1.1
Para aplicar la regla de la cadena, establece como .
Paso 2.1.2
Diferencia con la regla exponencial, que establece que es donde = .
Paso 2.1.3
Reemplaza todos los casos de con .
Paso 2.2
Como es constante con respecto a , la derivada de con respecto a es .
Paso 2.3
Reescribe como .
Paso 2.4
Reordena los factores de .
Paso 3
Sustituye por .
Paso 4
Vuelve a sustituir la derivada en la ecuación diferencial.
Paso 5
Reescribe la ecuación diferencial para que se ajuste a la técnica de Bernoulli.
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Paso 5.1
Multiplica cada término en por para eliminar las fracciones.
Toca para ver más pasos...
Paso 5.1.1
Multiplica cada término en por .
Paso 5.1.2
Simplifica el lado izquierdo.
Toca para ver más pasos...
Paso 5.1.2.1
Simplifica cada término.
Toca para ver más pasos...
Paso 5.1.2.1.1
Cancela el factor común de .
Toca para ver más pasos...
Paso 5.1.2.1.1.1
Mueve el signo menos inicial en al numerador.
Paso 5.1.2.1.1.2
Mueve el signo menos inicial en al numerador.
Paso 5.1.2.1.1.3
Factoriza de .
Paso 5.1.2.1.1.4
Cancela el factor común.
Paso 5.1.2.1.1.5
Reescribe la expresión.
Paso 5.1.2.1.2
Cancela el factor común de .
Toca para ver más pasos...
Paso 5.1.2.1.2.1
Factoriza de .
Paso 5.1.2.1.2.2
Cancela el factor común.
Paso 5.1.2.1.2.3
Reescribe la expresión.
Paso 5.1.2.1.3
Multiplica por .
Paso 5.1.2.1.4
Multiplica por .
Paso 5.1.2.1.5
Multiplica .
Toca para ver más pasos...
Paso 5.1.2.1.5.1
Multiplica por .
Paso 5.1.2.1.5.2
Combina y .
Paso 5.1.2.1.6
Mueve el negativo al frente de la fracción.
Paso 5.1.3
Simplifica el lado derecho.
Toca para ver más pasos...
Paso 5.1.3.1
Cancela el factor común de .
Toca para ver más pasos...
Paso 5.1.3.1.1
Mueve el signo menos inicial en al numerador.
Paso 5.1.3.1.2
Factoriza de .
Paso 5.1.3.1.3
Cancela el factor común.
Paso 5.1.3.1.4
Reescribe la expresión.
Paso 5.1.3.2
Multiplica por .
Paso 5.1.3.3
Eleva a la potencia de .
Paso 5.1.3.4
Eleva a la potencia de .
Paso 5.1.3.5
Usa la regla de la potencia para combinar exponentes.
Paso 5.1.3.6
Suma y .
Paso 5.2
Factoriza de .
Paso 5.3
Reordena y .
Paso 6
Para resolver la ecuación diferencial, sea donde es el exponente de .
Paso 7
Resuelve la ecuación en .
Paso 8
Calcula la derivada de con respecto a .
Paso 9
Calcula la derivada de con respecto a .
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Paso 9.1
Calcula la derivada de .
Paso 9.2
Reescribe la expresión mediante la regla del exponente negativo .
Paso 9.3
Diferencia con la regla del cociente, que establece que es donde y .
Paso 9.4
Diferencia con la regla de la constante.
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Paso 9.4.1
Multiplica por .
Paso 9.4.2
Como es constante con respecto a , la derivada de con respecto a es .
Paso 9.4.3
Simplifica la expresión.
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Paso 9.4.3.1
Multiplica por .
Paso 9.4.3.2
Resta de .
Paso 9.4.3.3
Mueve el negativo al frente de la fracción.
Paso 9.5
Reescribe como .
Paso 10
Sustituye por y por en la ecuación original .
Paso 11
Resuelve la ecuación diferencial sustituida.
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Paso 11.1
Reescribe la ecuación diferencial como .
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Paso 11.1.1
Multiplica cada término en por para eliminar las fracciones.
Toca para ver más pasos...
Paso 11.1.1.1
Multiplica cada término en por .
Paso 11.1.1.2
Simplifica el lado izquierdo.
Toca para ver más pasos...
Paso 11.1.1.2.1
Simplifica cada término.
Toca para ver más pasos...
Paso 11.1.1.2.1.1
Cancela el factor común de .
Toca para ver más pasos...
Paso 11.1.1.2.1.1.1
Mueve el signo menos inicial en al numerador.
Paso 11.1.1.2.1.1.2
Factoriza de .
Paso 11.1.1.2.1.1.3
Cancela el factor común.
Paso 11.1.1.2.1.1.4
Reescribe la expresión.
Paso 11.1.1.2.1.2
Multiplica por .
Paso 11.1.1.2.1.3
Multiplica por .
Paso 11.1.1.2.1.4
Multiplica por sumando los exponentes.
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Paso 11.1.1.2.1.4.1
Mueve .
Paso 11.1.1.2.1.4.2
Usa la regla de la potencia para combinar exponentes.
Paso 11.1.1.2.1.4.3
Resta de .
Paso 11.1.1.2.1.5
Simplifica .
Paso 11.1.1.2.1.6
Combina y .
Paso 11.1.1.2.1.7
Mueve a la izquierda de .
Paso 11.1.1.2.1.8
Multiplica .
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Paso 11.1.1.2.1.8.1
Multiplica por .
Paso 11.1.1.2.1.8.2
Multiplica por .
Paso 11.1.1.3
Simplifica el lado derecho.
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Paso 11.1.1.3.1
Reescribe con la propiedad conmutativa de la multiplicación.
Paso 11.1.1.3.2
Multiplica por .
Paso 11.1.1.3.3
Multiplica los exponentes en .
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Paso 11.1.1.3.3.1
Aplica la regla de la potencia y multiplica los exponentes, .
Paso 11.1.1.3.3.2
Multiplica por .
Paso 11.1.1.3.4
Multiplica por sumando los exponentes.
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Paso 11.1.1.3.4.1
Mueve .
Paso 11.1.1.3.4.2
Usa la regla de la potencia para combinar exponentes.
Paso 11.1.1.3.4.3
Resta de .
Paso 11.1.1.3.5
Simplifica .
Paso 11.1.2
Factoriza de .
Paso 11.1.3
Reordena y .
Paso 11.2
El factor integrador se define mediante la fórmula , donde .
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Paso 11.2.1
Establece la integración.
Paso 11.2.2
Integra .
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Paso 11.2.2.1
Dado que es constante con respecto a , mueve fuera de la integral.
Paso 11.2.2.2
La integral de con respecto a es .
Paso 11.2.2.3
Simplifica.
Paso 11.2.3
Elimina la constante de integración.
Paso 11.2.4
Usa la regla de la potencia del logaritmo.
Paso 11.2.5
Potencia y logaritmo son funciones inversas.
Paso 11.3
Multiplica cada término por el factor integrador .
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Paso 11.3.1
Multiplica cada término por .
Paso 11.3.2
Simplifica cada término.
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Paso 11.3.2.1
Combina y .
Paso 11.3.2.2
Cancela el factor común de .
Toca para ver más pasos...
Paso 11.3.2.2.1
Factoriza de .
Paso 11.3.2.2.2
Cancela el factor común.
Paso 11.3.2.2.3
Reescribe la expresión.
Paso 11.3.2.3
Reescribe con la propiedad conmutativa de la multiplicación.
Paso 11.3.3
Mueve a la izquierda de .
Paso 11.4
Reescribe el lado izquierdo como resultado de la diferenciación de un producto.
Paso 11.5
Establece una integral en cada lado.
Paso 11.6
Integra el lado izquierdo.
Paso 11.7
Integra el lado derecho.
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Paso 11.7.1
Dado que es constante con respecto a , mueve fuera de la integral.
Paso 11.7.2
Según la regla de la potencia, la integral de con respecto a es .
Paso 11.7.3
Simplifica la respuesta.
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Paso 11.7.3.1
Reescribe como .
Paso 11.7.3.2
Simplifica.
Toca para ver más pasos...
Paso 11.7.3.2.1
Combina y .
Paso 11.7.3.2.2
Cancela el factor común de .
Toca para ver más pasos...
Paso 11.7.3.2.2.1
Cancela el factor común.
Paso 11.7.3.2.2.2
Reescribe la expresión.
Paso 11.7.3.2.3
Multiplica por .
Paso 11.8
Divide cada término en por y simplifica.
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Paso 11.8.1
Divide cada término en por .
Paso 11.8.2
Simplifica el lado izquierdo.
Toca para ver más pasos...
Paso 11.8.2.1
Cancela el factor común de .
Toca para ver más pasos...
Paso 11.8.2.1.1
Cancela el factor común.
Paso 11.8.2.1.2
Divide por .
Paso 11.8.3
Simplifica el lado derecho.
Toca para ver más pasos...
Paso 11.8.3.1
Cancela el factor común de y .
Toca para ver más pasos...
Paso 11.8.3.1.1
Factoriza de .
Paso 11.8.3.1.2
Cancela los factores comunes.
Toca para ver más pasos...
Paso 11.8.3.1.2.1
Multiplica por .
Paso 11.8.3.1.2.2
Cancela el factor común.
Paso 11.8.3.1.2.3
Reescribe la expresión.
Paso 11.8.3.1.2.4
Divide por .
Paso 12
Sustituye por .
Paso 13
Reemplaza todos los casos de con .
Paso 14
Resuelve
Toca para ver más pasos...
Paso 14.1
Resta el logaritmo natural de ambos lados de la ecuación para eliminar la variable del exponente.
Paso 14.2
Expande el lado izquierdo.
Toca para ver más pasos...
Paso 14.2.1
Expande ; para ello, mueve fuera del logaritmo.
Paso 14.2.2
El logaritmo natural de es .
Paso 14.2.3
Multiplica por .