Cálculo Ejemplos

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

Paso 1

Suma $y$ a ambos lados de la ecuación.

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

Paso 2

El factor integrador se define mediante la fórmula $e^{\int P (x) d x}$ , donde $P (x) = 1$ .

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Paso 2.1

Establece la integración.

$e^{\int d x}$

Paso 2.2

Aplica la regla de la constante.

$e^{x + C}$

Paso 2.3

Elimina la constante de integración.

$e^{x}$

Paso 3

Multiplica cada término por el factor integrador $e^{x}$ .

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Paso 3.1

Multiplica cada término por $e^{x}$ .

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

Paso 3.2

Reescribe con la propiedad conmutativa de la multiplicación.

$e^{x} \frac{d y}{d x} + e^{x} y = 4 e^{x} x$

Paso 3.3

Reordena los factores en $e^{x} \frac{d y}{d x} + e^{x} y = 4 e^{x} x$ .

$e^{x} \frac{d y}{d x} + y e^{x} = 4 x e^{x}$

Paso 4

Reescribe el lado izquierdo como resultado de la diferenciación de un producto.

$\frac{d}{d x} [e^{x} y] = 4 x e^{x}$

Paso 5

Establece una integral en cada lado.

$\int \frac{d}{d x} [e^{x} y] d x = \int 4 x e^{x} d x$

Paso 6

Integra el lado izquierdo.

$e^{x} y = \int 4 x e^{x} d x$

Paso 7

Integra el lado derecho.

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Paso 7.1

Dado que $4$ es constante con respecto a $x$ , mueve $4$ fuera de la integral.

$e^{x} y = 4 \int x e^{x} d x$

Paso 7.2

Integra por partes mediante la fórmula $\int u d v = u v - \int v d u$ , donde $u = x$ y $d v = e^{x}$ .

$e^{x} y = 4 (x e^{x} - \int e^{x} d x)$

Paso 7.3

La integral de $e^{x}$ con respecto a $x$ es $e^{x}$ .

$e^{x} y = 4 (x e^{x} - (e^{x} + C))$

Paso 7.4

Simplifica.

$e^{x} y = 4 (x e^{x} - e^{x}) + C$

Paso 8

Divide cada término en $e^{x} y = 4 (x e^{x} - e^{x}) + C$ por $e^{x}$ y simplifica.

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Paso 8.1

Divide cada término en $e^{x} y = 4 (x e^{x} - e^{x}) + C$ por $e^{x}$ .

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

Paso 8.2

Simplifica el lado izquierdo.

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Paso 8.2.1

Cancela el factor común de $e^{x}$ .

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Paso 8.2.1.1

Cancela el factor común.

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

Paso 8.2.1.2

Divide $y$ por $1$ .

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

Paso 8.3

Simplifica el lado derecho.

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Paso 8.3.1

Combina los numeradores sobre el denominador común.

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

Paso 8.3.2

Simplifica el numerador.

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Paso 8.3.2.1

Aplica la propiedad distributiva.

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

Paso 8.3.2.2

Multiplica $- 1$ por $4$ .

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