Calcul infinitésimal Exemples

$\frac{d y}{d x} + 4 y = 3$

Étape 1

Le facteur d’intégration est défini par la formule $e^{\int P (x) d x}$ , où $P (x) = 4$ .

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Étape 1.1

Définissez l’intégration.

$e^{\int 4 d x}$

Étape 1.2

Appliquez la règle de la constante.

$e^{4 x + C}$

Étape 1.3

Retirez la constante d’intégration.

$e^{4 x}$

Étape 2

Multipliez chaque terme par le facteur d’intégration $e^{4 x}$ .

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Étape 2.1

Multipliez chaque terme par $e^{4 x}$ .

$e^{4 x} \frac{d y}{d x} + e^{4 x} (4 y) = e^{4 x} \cdot 3$

Étape 2.2

Réécrivez en utilisant la commutativité de la multiplication.

$e^{4 x} \frac{d y}{d x} + 4 e^{4 x} y = e^{4 x} \cdot 3$

Étape 2.3

Déplacez $3$ à gauche de $e^{4 x}$ .

$e^{4 x} \frac{d y}{d x} + 4 e^{4 x} y = 3 \cdot e^{4 x}$

Étape 2.4

Remettez les facteurs dans l’ordre dans $e^{4 x} \frac{d y}{d x} + 4 e^{4 x} y = 3 e^{4 x}$ .

$e^{4 x} \frac{d y}{d x} + 4 y e^{4 x} = 3 e^{4 x}$

Étape 3

Réécrivez le côté gauche suite à la différenciation d’un produit.

$\frac{d}{d x} [e^{4 x} y] = 3 e^{4 x}$

Étape 4

Définissez une intégrale de chaque côté.

$\int \frac{d}{d x} [e^{4 x} y] d x = \int 3 e^{4 x} d x$

Étape 5

Intégrez le côté gauche.

$e^{4 x} y = \int 3 e^{4 x} d x$

Étape 6

Intégrez le côté droit.

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Étape 6.1

Comme $3$ est constant par rapport à $x$ , placez $3$ en dehors de l’intégrale.

$e^{4 x} y = 3 \int e^{4 x} d x$

Étape 6.2

Laissez $u = 4 x$ . Alors $d u = 4 d x$ , donc $\frac{1}{4} d u = d x$ . Réécrivez avec $u$ et $d$ $u$ .

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Étape 6.2.1

Laissez $u = 4 x$ . Déterminez $\frac{d u}{d x}$ .

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Étape 6.2.1.1

Différenciez $4 x$ .

$\frac{d}{d x} [4 x]$

Étape 6.2.1.2

Comme $4$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $4 x$ par rapport à $x$ est $4 \frac{d}{d x} [x]$ .

$4 \frac{d}{d x} [x]$

Étape 6.2.1.3

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

$4 \cdot 1$

Étape 6.2.1.4

Multipliez $4$ par $1$ .

$4$

Étape 6.2.2

Réécrivez le problème en utilisant $u$ et $d u$ .

$e^{4 x} y = 3 \int e^{u} \frac{1}{4} d u$

Étape 6.3

Associez $e^{u}$ et $\frac{1}{4}$ .

$e^{4 x} y = 3 \int \frac{e^{u}}{4} d u$

Étape 6.4

Comme $\frac{1}{4}$ est constant par rapport à $u$ , placez $\frac{1}{4}$ en dehors de l’intégrale.

$e^{4 x} y = 3 (\frac{1}{4} \int e^{u} d u)$

Étape 6.5

Associez $\frac{1}{4}$ et $3$ .

$e^{4 x} y = \frac{3}{4} \int e^{u} d u$

Étape 6.6

L’intégrale de $e^{u}$ par rapport à $u$ est $e^{u}$ .

$e^{4 x} y = \frac{3}{4} (e^{u} + C)$

Étape 6.7

Simplifiez

$e^{4 x} y = \frac{3}{4} e^{u} + C$

Étape 6.8

Remplacez toutes les occurrences de $u$ par $4 x$ .

$e^{4 x} y = \frac{3}{4} e^{4 x} + C$

Étape 7

Divisez chaque terme dans $e^{4 x} y = \frac{3}{4} e^{4 x} + C$ par $e^{4 x}$ et simplifiez.

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Étape 7.1

Divisez chaque terme dans $e^{4 x} y = \frac{3}{4} e^{4 x} + C$ par $e^{4 x}$ .

$\frac{e^{4 x} y}{e^{4 x}} = \frac{\frac{3}{4} e^{4 x}}{e^{4 x}} + \frac{C}{e^{4 x}}$

Étape 7.2

Simplifiez le côté gauche.

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Étape 7.2.1

Annulez le facteur commun de $e^{4 x}$ .

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Étape 7.2.1.1

Annulez le facteur commun.

$\frac{e^{4 x} y}{e^{4 x}} = \frac{\frac{3}{4} e^{4 x}}{e^{4 x}} + \frac{C}{e^{4 x}}$

Étape 7.2.1.2

Divisez $y$ par $1$ .

$y = \frac{\frac{3}{4} e^{4 x}}{e^{4 x}} + \frac{C}{e^{4 x}}$

Étape 7.3

Simplifiez le côté droit.

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Étape 7.3.1

Annulez le facteur commun de $e^{4 x}$ .

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Étape 7.3.1.1

Annulez le facteur commun.

$y = \frac{\frac{3}{4} e^{4 x}}{e^{4 x}} + \frac{C}{e^{4 x}}$

Étape 7.3.1.2

Divisez $\frac{3}{4}$ par $1$ .

$y = \frac{3}{4} + \frac{C}{e^{4 x}}$