Calcul infinitésimal Exemples

$(2 y - 2 x y^{3} + 4 x + 6) d x + (2 x - 3 x^{2} y^{2} - 1) d y = 0$

Étape 1

Déterminez $\frac{\partial M}{\partial y}$ où $M (x, y) = 2 y - 2 x y^{3} + 4 x + 6$ .

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Étape 1.1

Différenciez $M$ par rapport à $y$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = \frac{d}{d y} [2 y - 2 x y^{3} + 4 x + 6]$

Étape 1.2

Selon la règle de la somme, la dérivée de $2 y - 2 x y^{3} + 4 x + 6$ par rapport à $y$ est $\frac{d}{d y} [2 y] + \frac{d}{d y} [- 2 x y^{3}] + \frac{d}{d y} [4 x] + \frac{d}{d y} [6]$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = \frac{d}{d y} [2 y] + \frac{d}{d y} [- 2 x y^{3}] + \frac{d}{d y} [4 x] + \frac{d}{d y} [6]$

Étape 1.3

Évaluez $\frac{d}{d y} [2 y]$ .

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Étape 1.3.1

Comme $2$ est constant par rapport à $y$ , la dérivée de $2 y$ par rapport à $y$ est $2 \frac{d}{d y} [y]$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = 2 \frac{d}{d y} [y] + \frac{d}{d y} [- 2 x y^{3}] + \frac{d}{d y} [4 x] + \frac{d}{d y} [6]$

Étape 1.3.2

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d y} [y^{n}]$ est $n y^{n - 1}$ où $n = 1$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = 2 \cdot 1 + \frac{d}{d y} [- 2 x y^{3}] + \frac{d}{d y} [4 x] + \frac{d}{d y} [6]$

Étape 1.3.3

Multipliez $2$ par $1$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = 2 + \frac{d}{d y} [- 2 x y^{3}] + \frac{d}{d y} [4 x] + \frac{d}{d y} [6]$

Étape 1.4

Évaluez $\frac{d}{d y} [- 2 x y^{3}]$ .

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Étape 1.4.1

Comme $- 2 x$ est constant par rapport à $y$ , la dérivée de $- 2 x y^{3}$ par rapport à $y$ est $- 2 x \frac{d}{d y} [y^{3}]$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = 2 - 2 x \frac{d}{d y} [y^{3}] + \frac{d}{d y} [4 x] + \frac{d}{d y} [6]$

Étape 1.4.2

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d y} [y^{n}]$ est $n y^{n - 1}$ où $n = 3$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = 2 - 2 x (3 y^{2}) + \frac{d}{d y} [4 x] + \frac{d}{d y} [6]$

Étape 1.4.3

Multipliez $3$ par $- 2$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = 2 - 6 x y^{2} + \frac{d}{d y} [4 x] + \frac{d}{d y} [6]$

Étape 1.5

Différenciez en utilisant la règle de la constante.

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Étape 1.5.1

Comme $4 x$ est constant par rapport à $y$ , la dérivée de $4 x$ par rapport à $y$ est $0$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = 2 - 6 x y^{2} + 0 + \frac{d}{d y} [6]$

Étape 1.5.2

Comme $6$ est constant par rapport à $y$ , la dérivée de $6$ par rapport à $y$ est $0$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = 2 - 6 x y^{2} + 0 + 0$

Étape 1.6

Simplifiez

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Étape 1.6.1

Associez des termes.

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Étape 1.6.1.1

Additionnez $2 - 6 x y^{2}$ et $0$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = 2 - 6 x y^{2} + 0$

Étape 1.6.1.2

Additionnez $2 - 6 x y^{2}$ et $0$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = 2 - 6 x y^{2}$

Étape 1.6.2

Remettez les termes dans l’ordre.

$\frac{\partial M}{\partial y} = - 6 y^{2} x + 2$

Étape 2

Déterminez $\frac{\partial N}{\partial x}$ où $N (x, y) = 2 x - 3 x^{2} y^{2} - 1$ .

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Étape 2.1

Différenciez $N$ par rapport à $x$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = \frac{d}{d x} [2 x - 3 x^{2} y^{2} - 1]$

Étape 2.2

Selon la règle de la somme, la dérivée de $2 x - 3 x^{2} y^{2} - 1$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [2 x] + \frac{d}{d x} [- 3 x^{2} y^{2}] + \frac{d}{d x} [- 1]$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = \frac{d}{d x} [2 x] + \frac{d}{d x} [- 3 x^{2} y^{2}] + \frac{d}{d x} [- 1]$

Étape 2.3

Évaluez $\frac{d}{d x} [2 x]$ .

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Étape 2.3.1

Comme $2$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $2 x$ par rapport à $x$ est $2 \frac{d}{d x} [x]$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = 2 \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 3 x^{2} y^{2}] + \frac{d}{d x} [- 1]$

Étape 2.3.2

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 1$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = 2 \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 3 x^{2} y^{2}] + \frac{d}{d x} [- 1]$

Étape 2.3.3

Multipliez $2$ par $1$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = 2 + \frac{d}{d x} [- 3 x^{2} y^{2}] + \frac{d}{d x} [- 1]$

Étape 2.4

Évaluez $\frac{d}{d x} [- 3 x^{2} y^{2}]$ .

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Étape 2.4.1

Comme $- 3 y^{2}$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- 3 x^{2} y^{2}$ par rapport à $x$ est $- 3 y^{2} \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = 2 - 3 y^{2} \frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 1]$

Étape 2.4.2

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 2$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = 2 - 3 y^{2} (2 x) + \frac{d}{d x} [- 1]$

Étape 2.4.3

Multipliez $2$ par $- 3$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = 2 - 6 y^{2} x + \frac{d}{d x} [- 1]$

Étape 2.5

Comme $- 1$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- 1$ par rapport à $x$ est $0$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = 2 - 6 y^{2} x + 0$

Étape 2.6

Simplifiez

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Étape 2.6.1

Additionnez $2 - 6 y^{2} x$ et $0$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = 2 - 6 y^{2} x$

Étape 2.6.2

Remettez les termes dans l’ordre.

$\frac{\partial N}{\partial x} = - 6 y^{2} x + 2$

Étape 3

Vérifiez que $\frac{\partial M}{\partial y} = \frac{\partial N}{\partial x}$ .

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Étape 3.1

Remplacez $\frac{\partial M}{\partial y}$ par $- 6 y^{2} x + 2$ et $\frac{\partial N}{\partial x}$ par $- 6 y^{2} x + 2$ .

$- 6 y^{2} x + 2 = - 6 y^{2} x + 2$

Étape 3.2

Comme il a été démontré que les deux côtés étaient équivalents, l’équation est une identité.

$- 6 y^{2} x + 2 = - 6 y^{2} x + 2$ est une identité.

Étape 4

Définissez $f (x, y)$ égal à l’intégrale de $N (x, y)$ .

$f (x, y) = \int 2 x - 3 x^{2} y^{2} - 1 d y$

Étape 5

Intégrez $N (x, y) = 2 x - 3 x^{2} y^{2} - 1$ pour déterminer $f (x, y)$ .

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Étape 5.1

Séparez l’intégrale unique en plusieurs intégrales.

$f (x, y) = \int 2 x d y + \int - 3 x^{2} y^{2} d y + \int - 1 d y$

Étape 5.2

Appliquez la règle de la constante.

$f (x, y) = 2 x y + C + \int - 3 x^{2} y^{2} d y + \int - 1 d y$

Étape 5.3

Comme $- 3 x^{2}$ est constant par rapport à $y$ , placez $- 3 x^{2}$ en dehors de l’intégrale.

$f (x, y) = 2 x y + C - 3 x^{2} \int y^{2} d y + \int - 1 d y$

Étape 5.4

Selon la règle de puissance, l’intégrale de $y^{2}$ par rapport à $y$ est $\frac{1}{3} y^{3}$ .

$f (x, y) = 2 x y + C - 3 x^{2} (\frac{1}{3} y^{3} + C) + \int - 1 d y$

Étape 5.5

Appliquez la règle de la constante.

$f (x, y) = 2 x y + C - 3 x^{2} (\frac{1}{3} y^{3} + C) - y + C$

Étape 5.6

Associez $\frac{1}{3}$ et $y^{3}$ .

$f (x, y) = 2 x y + C - 3 x^{2} (\frac{y^{3}}{3} + C) - y + C$

Étape 5.7

Simplifiez

$f (x, y) = 2 x y - x^{2} y^{3} - y + C$

Étape 6

Comme l’intégrale de $g (x)$ contient une constante d’intégration, nous pouvons remplacer $C$ par $g (x)$ .

$f (x, y) = 2 x y - x^{2} y^{3} - y + g (x)$

Étape 7

Définissez $\frac{\partial f}{\partial x} = M (x, y)$ .

$\frac{\partial f}{\partial x} = 2 y - 2 x y^{3} + 4 x + 6$

Étape 8

Déterminez $\frac{\partial f}{\partial x}$ .

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Étape 8.1

Différenciez $f$ par rapport à $x$ .

$\frac{d}{d x} [2 x y - x^{2} y^{3} - y + g (x)] = 2 y - 2 x y^{3} + 4 x + 6$

Étape 8.2

Selon la règle de la somme, la dérivée de $2 x y - x^{2} y^{3} - y + g (x)$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [2 x y] + \frac{d}{d x} [- x^{2} y^{3}] + \frac{d}{d x} [- y] + \frac{d}{d x} [g (x)]$ .

$\frac{d}{d x} [2 x y] + \frac{d}{d x} [- x^{2} y^{3}] + \frac{d}{d x} [- y] + \frac{d}{d x} [g (x)] = 2 y - 2 x y^{3} + 4 x + 6$

Étape 8.3

Évaluez $\frac{d}{d x} [2 x y]$ .

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Étape 8.3.1

Comme $2 y$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $2 x y$ par rapport à $x$ est $2 y \frac{d}{d x} [x]$ .

$2 y \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- x^{2} y^{3}] + \frac{d}{d x} [- y] + \frac{d}{d x} [g (x)] = 2 y - 2 x y^{3} + 4 x + 6$

Étape 8.3.2

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 1$ .

$2 y \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- x^{2} y^{3}] + \frac{d}{d x} [- y] + \frac{d}{d x} [g (x)] = 2 y - 2 x y^{3} + 4 x + 6$

Étape 8.3.3

Multipliez $2$ par $1$ .

$2 y + \frac{d}{d x} [- x^{2} y^{3}] + \frac{d}{d x} [- y] + \frac{d}{d x} [g (x)] = 2 y - 2 x y^{3} + 4 x + 6$

Étape 8.4

Évaluez $\frac{d}{d x} [- x^{2} y^{3}]$ .

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Étape 8.4.1

Comme $- y^{3}$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- x^{2} y^{3}$ par rapport à $x$ est $- y^{3} \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$2 y - y^{3} \frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [- y] + \frac{d}{d x} [g (x)] = 2 y - 2 x y^{3} + 4 x + 6$

Étape 8.4.2

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 2$ .

$2 y - y^{3} (2 x) + \frac{d}{d x} [- y] + \frac{d}{d x} [g (x)] = 2 y - 2 x y^{3} + 4 x + 6$

Étape 8.4.3

Multipliez $2$ par $- 1$ .

$2 y - 2 y^{3} x + \frac{d}{d x} [- y] + \frac{d}{d x} [g (x)] = 2 y - 2 x y^{3} + 4 x + 6$

Étape 8.5

Comme $- y$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- y$ par rapport à $x$ est $0$ .

$2 y - 2 y^{3} x + 0 + \frac{d}{d x} [g (x)] = 2 y - 2 x y^{3} + 4 x + 6$

Étape 8.6

Différenciez à l’aide de la règle de fonction qui indique que la dérivée de $g (x)$ est $\frac{d g}{d x}$ .

$2 y - 2 y^{3} x + 0 + \frac{d g}{d x} = 2 y - 2 x y^{3} + 4 x + 6$

Étape 8.7

Simplifiez

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Étape 8.7.1

Additionnez $2 y - 2 y^{3} x$ et $0$ .

$2 y - 2 y^{3} x + \frac{d g}{d x} = 2 y - 2 x y^{3} + 4 x + 6$

Étape 8.7.2

Remettez les termes dans l’ordre.

$\frac{d g}{d x} - 2 y^{3} x + 2 y = 2 y - 2 x y^{3} + 4 x + 6$

Étape 9

Résolvez $\frac{d g}{d x}$ .

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Étape 9.1

Déplacez tous les termes ne contenant pas $\frac{d g}{d x}$ du côté droit de l’équation.

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Étape 9.1.1

Ajoutez $2 y^{3} x$ aux deux côtés de l’équation.

$\frac{d g}{d x} + 2 y = 2 y - 2 x y^{3} + 4 x + 6 + 2 y^{3} x$

Étape 9.1.2

Soustrayez $2 y$ des deux côtés de l’équation.

$\frac{d g}{d x} = 2 y - 2 x y^{3} + 4 x + 6 + 2 y^{3} x - 2 y$

Étape 9.1.3

Associez les termes opposés dans $2 y - 2 x y^{3} + 4 x + 6 + 2 y^{3} x - 2 y$ .

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Étape 9.1.3.1

Réorganisez les facteurs dans les termes $- 2 x y^{3}$ et $2 y^{3} x$ .

$\frac{d g}{d x} = 2 y - 2 y^{3} x + 4 x + 6 + 2 y^{3} x - 2 y$

Étape 9.1.3.2

Additionnez $- 2 y^{3} x$ et $2 y^{3} x$ .

$\frac{d g}{d x} = 2 y + 4 x + 6 + 0 - 2 y$

Étape 9.1.3.3

Additionnez $2 y + 4 x + 6$ et $0$ .

$\frac{d g}{d x} = 2 y + 4 x + 6 - 2 y$

Étape 9.1.3.4

Soustrayez $2 y$ de $2 y$ .

$\frac{d g}{d x} = 4 x + 6 + 0$

Étape 9.1.3.5

Additionnez $4 x + 6$ et $0$ .

$\frac{d g}{d x} = 4 x + 6$

Étape 10

Déterminez la primitive de $4 x + 6$ afin de déterminer $g (x)$ .

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Étape 10.1

Intégrez les deux côtés de $\frac{d g}{d x} = 4 x + 6$ .

$\int \frac{d g}{d x} d x = \int 4 x + 6 d x$

Étape 10.2

Évaluez $\int \frac{d g}{d x} d x$ .

$g (x) = \int 4 x + 6 d x$

Étape 10.3

Séparez l’intégrale unique en plusieurs intégrales.

$g (x) = \int 4 x d x + \int 6 d x$

Étape 10.4

Comme $4$ est constant par rapport à $x$ , placez $4$ en dehors de l’intégrale.

$g (x) = 4 \int x d x + \int 6 d x$

Étape 10.5

Selon la règle de puissance, l’intégrale de $x$ par rapport à $x$ est $\frac{1}{2} x^{2}$ .

$g (x) = 4 (\frac{1}{2} x^{2} + C) + \int 6 d x$

Étape 10.6

Appliquez la règle de la constante.

$g (x) = 4 (\frac{1}{2} x^{2} + C) + 6 x + C$

Étape 10.7

Associez $\frac{1}{2}$ et $x^{2}$ .

$g (x) = 4 (\frac{x^{2}}{2} + C) + 6 x + C$

Étape 10.8

Simplifiez

$g (x) = 2 x^{2} + 6 x + C$

Étape 11

Remplacez par $g (x)$ dans $f (x, y) = 2 x y - x^{2} y^{3} - y + g (x)$ .

$f (x, y) = 2 x y - x^{2} y^{3} - y + 2 x^{2} + 6 x + C$