Calcul infinitésimal Exemples

$(x - 2 y) d x + (2 y - 2 x) d y = 0$

Étape 1

Déterminez $\frac{\partial M}{\partial y}$ où $M (x, y) = x - 2 y$ .

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Étape 1.1

Différenciez $M$ par rapport à $y$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = \frac{d}{d y} [x - 2 y]$

Étape 1.2

Différenciez.

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Étape 1.2.1

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

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

Étape 1.2.2

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

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

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 $- 2 \frac{d}{d y} [y]$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = 0 - 2 \frac{d}{d y} [y]$

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 $n = 1$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = 0 - 2 \cdot 1$

Étape 1.3.3

Multipliez $- 2$ par $1$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = 0 - 2$

Étape 1.4

Soustrayez $2$ de $0$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = - 2$

Étape 2

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

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Étape 2.1

Différenciez $N$ par rapport à $x$ .

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

Étape 2.2

Différenciez.

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Étape 2.2.1

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

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

Étape 2.2.2

Comme $2 y$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $2 y$ par rapport à $x$ est $0$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = 0 + \frac{d}{d x} [- 2 x]$

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 $- 2 \frac{d}{d x} [x]$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = 0 - 2 \frac{d}{d x} [x]$

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 $n = 1$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = 0 - 2 \cdot 1$

Étape 2.3.3

Multipliez $- 2$ par $1$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = 0 - 2$

Étape 2.4

Soustrayez $2$ de $0$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = - 2$

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 $- 2$ et $\frac{\partial N}{\partial x}$ par $- 2$ .

$- 2 = - 2$

Étape 3.2

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

$- 2 = - 2$ est une identité.

Étape 4

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

$f (x, y) = \int x - 2 y d x$

Étape 5

Intégrez $M (x, y) = x - 2 y$ pour déterminer $f (x, y)$ .

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Étape 5.1

Séparez l’intégrale unique en plusieurs intégrales.

$f (x, y) = \int x d x + \int - 2 y d x$

Étape 5.2

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

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

Étape 5.3

Appliquez la règle de la constante.

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

Étape 5.4

Simplifiez

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

Étape 6

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

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

Étape 7

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

$\frac{\partial f}{\partial y} = 2 y - 2 x$

Étape 8

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

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Étape 8.1

Différenciez $f$ par rapport à $y$ .

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

Étape 8.2

Différenciez.

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Étape 8.2.1

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

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

Étape 8.2.2

Comme $\frac{1}{2} x^{2}$ est constant par rapport à $y$ , la dérivée de $\frac{1}{2} x^{2}$ par rapport à $y$ est $0$ .

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

Étape 8.3

Évaluez $\frac{d}{d y} [- 2 y x]$ .

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Étape 8.3.1

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

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

Étape 8.3.2

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

$0 - 2 x \cdot 1 + \frac{d}{d y} [g (y)] = 2 y - 2 x$

Étape 8.3.3

Multipliez $- 2$ par $1$ .

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

Étape 8.4

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

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

Étape 8.5

Simplifiez

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Étape 8.5.1

Soustrayez $2 x$ de $0$ .

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

Étape 8.5.2

Remettez les termes dans l’ordre.

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

Étape 9

Résolvez $\frac{d g}{d y}$ .

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Étape 9.1

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

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Étape 9.1.1

Ajoutez $2 x$ aux deux côtés de l’équation.

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

Étape 9.1.2

Associez les termes opposés dans $2 y - 2 x + 2 x$ .

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Étape 9.1.2.1

Additionnez $- 2 x$ et $2 x$ .

$\frac{d g}{d y} = 2 y + 0$

Étape 9.1.2.2

Additionnez $2 y$ et $0$ .

$\frac{d g}{d y} = 2 y$

Étape 10

Déterminez la primitive de $2 y$ afin de déterminer $g (y)$ .

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Étape 10.1

Intégrez les deux côtés de $\frac{d g}{d y} = 2 y$ .

$\int \frac{d g}{d y} d y = \int 2 y d y$

Étape 10.2

Évaluez $\int \frac{d g}{d y} d y$ .

$g (y) = \int 2 y d y$

Étape 10.3

Comme $2$ est constant par rapport à $y$ , placez $2$ en dehors de l’intégrale.

$g (y) = 2 \int y d y$

Étape 10.4

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

$g (y) = 2 (\frac{1}{2} y^{2} + C)$

Étape 10.5

Simplifiez la réponse.

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Étape 10.5.1

Réécrivez $2 (\frac{1}{2} y^{2} + C)$ comme $2 (\frac{1}{2}) y^{2} + C$ .

$g (y) = 2 (\frac{1}{2}) y^{2} + C$

Étape 10.5.2

Simplifiez

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Étape 10.5.2.1

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

$g (y) = \frac{2}{2} y^{2} + C$

Étape 10.5.2.2

Annulez le facteur commun de $2$ .

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Étape 10.5.2.2.1

Annulez le facteur commun.

$g (y) = \frac{2}{2} y^{2} + C$

Étape 10.5.2.2.2

Réécrivez l’expression.

$g (y) = 1 y^{2} + C$

Étape 10.5.2.3

Multipliez $y^{2}$ par $1$ .

$g (y) = y^{2} + C$

Étape 11

Remplacez par $g (y)$ dans $f (x, y) = \frac{1}{2} x^{2} - 2 y x + g (y)$ .

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

Étape 12

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

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