Calcul infinitésimal Exemples

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

Étape 1

Réécrivez l’équation différentielle comme $\frac{d y}{d x} + M (x) y = Q (x)$ .

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Étape 1.1

Factorisez $y$ à partir de $\frac{y}{x}$ .

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

Étape 1.2

Remettez dans l’ordre $y$ et $\frac{1}{x}$ .

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

Étape 2

Le facteur d’intégration est défini par la formule $e^{\int P (x) d x}$ , où $P (x) = \frac{1}{x}$ .

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Étape 2.1

Définissez l’intégration.

$e^{\int \frac{1}{x} d x}$

Étape 2.2

L’intégrale de $\frac{1}{x}$ par rapport à $x$ est $\ln (| x |)$ .

$e^{\ln (| x |) + C}$

Étape 2.3

Retirez la constante d’intégration.

$e^{\ln (x)}$

Étape 2.4

L’élévation à une puissance et log sont des fonctions inverses.

$x$

Étape 3

Multipliez chaque terme par le facteur d’intégration $x$ .

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Étape 3.1

Multipliez chaque terme par $x$ .

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

Étape 3.2

Simplifiez chaque terme.

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Étape 3.2.1

Associez $\frac{1}{x}$ et $y$ .

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

Étape 3.2.2

Annulez le facteur commun de $x$ .

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Étape 3.2.2.1

Annulez le facteur commun.

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

Étape 3.2.2.2

Réécrivez l’expression.

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

Étape 4

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

$\frac{d}{d x} [x y] = x \cos (x)$

Étape 5

Définissez une intégrale de chaque côté.

$\int \frac{d}{d x} [x y] d x = \int x \cos (x) d x$

Étape 6

Intégrez le côté gauche.

$x y = \int x \cos (x) d x$

Étape 7

Intégrez le côté droit.

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Étape 7.1

Intégrez par parties en utilisant la formule $\int u d v = u v - \int v d u$ , où $u = x$ et $d v = \cos (x)$ .

$x y = x \sin (x) - \int \sin (x) d x$

Étape 7.2

L’intégrale de $\sin (x)$ par rapport à $x$ est $- \cos (x)$ .

$x y = x \sin (x) - (- \cos (x) + C)$

Étape 7.3

Réécrivez $x \sin (x) - (- \cos (x) + C)$ comme $x \sin (x) + \cos (x) + C$ .

$x y = x \sin (x) + \cos (x) + C$

Étape 8

Divisez chaque terme dans $x y = x \sin (x) + \cos (x) + C$ par $x$ et simplifiez.

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Étape 8.1

Divisez chaque terme dans $x y = x \sin (x) + \cos (x) + C$ par $x$ .

$\frac{x y}{x} = \frac{x \sin (x)}{x} + \frac{\cos (x)}{x} + \frac{C}{x}$

Étape 8.2

Simplifiez le côté gauche.

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Étape 8.2.1

Annulez le facteur commun de $x$ .

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Étape 8.2.1.1

Annulez le facteur commun.

$\frac{x y}{x} = \frac{x \sin (x)}{x} + \frac{\cos (x)}{x} + \frac{C}{x}$

Étape 8.2.1.2

Divisez $y$ par $1$ .

$y = \frac{x \sin (x)}{x} + \frac{\cos (x)}{x} + \frac{C}{x}$

Étape 8.3

Simplifiez le côté droit.

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Étape 8.3.1

Annulez le facteur commun de $x$ .

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Étape 8.3.1.1

Annulez le facteur commun.

$y = \frac{x \sin (x)}{x} + \frac{\cos (x)}{x} + \frac{C}{x}$

Étape 8.3.1.2

Divisez $\sin (x)$ par $1$ .

$y = \sin (x) + \frac{\cos (x)}{x} + \frac{C}{x}$