Cálculo Ejemplos

$\frac{d y}{d x} = y x - x + 4 y - 4$

Paso 1

Separa las variables.

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Paso 1.1

Factoriza.

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Paso 1.1.1

Factoriza el máximo común divisor de cada grupo.

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Paso 1.1.1.1

Agrupa los dos primeros términos y los dos últimos términos.

$\frac{d y}{d x} = (y x - x) + 4 y - 4$

Paso 1.1.1.2

Factoriza el máximo común divisor (MCD) de cada grupo.

$\frac{d y}{d x} = x (y - 1) + 4 (y - 1)$

Paso 1.1.2

Factoriza el polinomio mediante la factorización del máximo común divisor, $y - 1$ .

$\frac{d y}{d x} = (y - 1) (x + 4)$

Paso 1.2

Multiplica ambos lados por $\frac{1}{y - 1}$ .

$\frac{1}{y - 1} \frac{d y}{d x} = \frac{1}{y - 1} ((y - 1) (x + 4))$

Paso 1.3

Cancela el factor común de $y - 1$ .

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Paso 1.3.1

Cancela el factor común.

$\frac{1}{y - 1} \frac{d y}{d x} = \frac{1}{y - 1} ((y - 1) (x + 4))$

Paso 1.3.2

Reescribe la expresión.

$\frac{1}{y - 1} \frac{d y}{d x} = x + 4$

Paso 1.4

Reescribe la ecuación.

$\frac{1}{y - 1} d y = (x + 4) d x$

Paso 2

Integra ambos lados.

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Paso 2.1

Establece una integral en cada lado.

$\int \frac{1}{y - 1} d y = \int x + 4 d x$

Paso 2.2

Integra el lado izquierdo.

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Paso 2.2.1

Sea $u = y - 1$ . Entonces $d u = d y$ . Reescribe mediante $u$ y $d$ $u$ .

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Paso 2.2.1.1

Deja $u = y - 1$ . Obtén $\frac{d u}{d y}$ .

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Paso 2.2.1.1.1

Diferencia $y - 1$ .

$\frac{d}{d y} [y - 1]$

Paso 2.2.1.1.2

Según la regla de la suma, la derivada de $y - 1$ con respecto a $y$ es $\frac{d}{d y} [y] + \frac{d}{d y} [- 1]$ .

$\frac{d}{d y} [y] + \frac{d}{d y} [- 1]$

Paso 2.2.1.1.3

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d y} [y^{n}]$ es $n y^{n - 1}$ donde $n = 1$ .

$1 + \frac{d}{d y} [- 1]$

Paso 2.2.1.1.4

Como $- 1$ es constante con respecto a $y$ , la derivada de $- 1$ con respecto a $y$ es $0$ .

$1 + 0$

Paso 2.2.1.1.5

Suma $1$ y $0$ .

$1$

Paso 2.2.1.2

Reescribe el problema mediante $u$ y $d u$ .

$\int \frac{1}{u} d u = \int x + 4 d x$

Paso 2.2.2

La integral de $\frac{1}{u}$ con respecto a $u$ es $\ln (| u |)$ .

$\ln (| u |) + C_{1} = \int x + 4 d x$

Paso 2.2.3

Reemplaza todos los casos de $u$ con $y - 1$ .

$\ln (| y - 1 |) + C_{1} = \int x + 4 d x$

Paso 2.3

Integra el lado derecho.

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Paso 2.3.1

Divide la única integral en varias integrales.

$\ln (| y - 1 |) + C_{1} = \int x d x + \int 4 d x$

Paso 2.3.2

Según la regla de la potencia, la integral de $x$ con respecto a $x$ es $\frac{1}{2} x^{2}$ .

$\ln (| y - 1 |) + C_{1} = \frac{1}{2} x^{2} + C_{2} + \int 4 d x$

Paso 2.3.3

Aplica la regla de la constante.

$\ln (| y - 1 |) + C_{1} = \frac{1}{2} x^{2} + C_{2} + 4 x + C_{3}$

Paso 2.3.4

Simplifica.

$\ln (| y - 1 |) + C_{1} = \frac{1}{2} x^{2} + 4 x + C_{4}$

Paso 2.4

Agrupa la constante de integración en el lado derecho como $C$ .

$\ln (| y - 1 |) = \frac{1}{2} x^{2} + 4 x + C$

Paso 3

Resuelve $y$

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Paso 3.1

Para resolver $y$ , reescribe la ecuación mediante las propiedades de los logaritmos.

$e^{\ln (| y - 1 |)} = e^{\frac{1}{2} x^{2} + 4 x + C}$

Paso 3.2

Reescribe $\ln (| y - 1 |) = \frac{1}{2} x^{2} + 4 x + C$ en formato exponencial mediante la definición de un logaritmo. Si $x$ y $b$ son números reales positivos y $b \neq 1$ , entonces $\log_{b} (x) = y$ es equivalente a $b^{y} = x$ .

$e^{\frac{1}{2} x^{2} + 4 x + C} = | y - 1 |$

Paso 3.3

Resuelve $y$

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Paso 3.3.1

Reescribe la ecuación como $| y - 1 | = e^{\frac{1}{2} x^{2} + 4 x + C}$ .

$| y - 1 | = e^{\frac{1}{2} x^{2} + 4 x + C}$

Paso 3.3.2

Combina $\frac{1}{2}$ y $x^{2}$ .

$| y - 1 | = e^{\frac{x^{2}}{2} + 4 x + C}$

Paso 3.3.3

Elimina el término de valor absoluto. Esto crea un $\pm$ en el lado derecho de la ecuación debido a $| x | = \pm x$ .

$y - 1 = \pm e^{\frac{x^{2}}{2} + 4 x + C}$

Paso 3.3.4

Suma $1$ a ambos lados de la ecuación.

$y = \pm e^{\frac{x^{2}}{2} + 4 x + C} + 1$

Paso 4

Agrupa los términos de la constante.

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Paso 4.1

Reescribe $e^{\frac{x^{2}}{2} + 4 x + C}$ como $e^{\frac{x^{2}}{2} + 4 x} e^{C}$ .

$y = \pm e^{\frac{x^{2}}{2} + 4 x} e^{C} + 1$

Paso 4.2

Reordena $e^{\frac{x^{2}}{2} + 4 x}$ y $e^{C}$ .

$y = \pm e^{C} e^{\frac{x^{2}}{2} + 4 x} + 1$

Paso 4.3

Combina constantes con el signo más o menos.

$y = C e^{\frac{x^{2}}{2} + 4 x} + 1$