Calcul infinitésimal Exemples

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

Étape 1

Séparez les variables.

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Étape 1.1

Regroupez des facteurs.

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

Étape 1.2

Multipliez les deux côtés par $\frac{1}{y}$ .

$\frac{1}{y} \frac{d y}{d x} = \frac{1}{y} (\frac{x}{x + 3} y)$

Étape 1.3

Annulez le facteur commun de $y$ .

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Étape 1.3.1

Factorisez $y$ à partir de $\frac{x}{x + 3} y$ .

$\frac{1}{y} \frac{d y}{d x} = \frac{1}{y} (y \frac{x}{x + 3})$

Étape 1.3.2

Annulez le facteur commun.

$\frac{1}{y} \frac{d y}{d x} = \frac{1}{y} (y \frac{x}{x + 3})$

Étape 1.3.3

Réécrivez l’expression.

$\frac{1}{y} \frac{d y}{d x} = \frac{x}{x + 3}$

Étape 1.4

Réécrivez l’équation.

$\frac{1}{y} d y = \frac{x}{x + 3} d x$

Étape 2

Intégrez les deux côtés.

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Étape 2.1

Définissez une intégrale de chaque côté.

$\int \frac{1}{y} d y = \int \frac{x}{x + 3} d x$

Étape 2.2

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

$\ln (| y |) + C_{1} = \int \frac{x}{x + 3} d x$

Étape 2.3

Intégrez le côté droit.

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Étape 2.3.1

Divisez $x$ par $x + 3$ .

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Étape 2.3.1.1

Définissez les polynômes à diviser. S’il n’y a pas de terme pour chaque exposant, insérez-en un avec une valeur de $0$ .

$x$

$3$

$x$

$0$

Étape 2.3.1.2

Divisez le terme du plus haut degré dans le dividende $x$ par le terme du plus haut degré dans le diviseur $x$ .

					$1$
	$x$	+	$3$		$x$	+	$0$

Étape 2.3.1.3

Multipliez le nouveau terme du quotient par le diviseur.

				$1$
$x$	+	$3$		$x$	+	$0$
			+	$x$	+	$3$

Étape 2.3.1.4

L’expression doit être soustraite du dividende, alors changez tous les signes dans $x + 3$

				$1$
$x$	+	$3$		$x$	+	$0$
			-	$x$	-	$3$

Étape 2.3.1.5

Après avoir changé les signes, ajoutez le dernier dividende du polynôme multiplié pour déterminer le nouveau dividende.

				$1$
$x$	+	$3$		$x$	+	$0$
			-	$x$	-	$3$
					-	$3$

Étape 2.3.1.6

La réponse finale est le quotient plus le reste sur le diviseur.

$\ln (| y |) + C_{1} = \int 1 - \frac{3}{x + 3} d x$

Étape 2.3.2

Séparez l’intégrale unique en plusieurs intégrales.

$\ln (| y |) + C_{1} = \int d x + \int - \frac{3}{x + 3} d x$

Étape 2.3.3

Appliquez la règle de la constante.

$\ln (| y |) + C_{1} = x + C_{2} + \int - \frac{3}{x + 3} d x$

Étape 2.3.4

Comme $- 1$ est constant par rapport à $x$ , placez $- 1$ en dehors de l’intégrale.

$\ln (| y |) + C_{1} = x + C_{2} - \int \frac{3}{x + 3} d x$

Étape 2.3.5

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

$\ln (| y |) + C_{1} = x + C_{2} - (3 \int \frac{1}{x + 3} d x)$

Étape 2.3.6

Multipliez $3$ par $- 1$ .

$\ln (| y |) + C_{1} = x + C_{2} - 3 \int \frac{1}{x + 3} d x$

Étape 2.3.7

Laissez $u = x + 3$ . Puis $d u = d x$ . Réécrivez avec $u$ et $d$ $u$ .

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Étape 2.3.7.1

Laissez $u = x + 3$ . Déterminez $\frac{d u}{d x}$ .

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Étape 2.3.7.1.1

Différenciez $x + 3$ .

$\frac{d}{d x} [x + 3]$

Étape 2.3.7.1.2

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

$\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [3]$

Étape 2.3.7.1.3

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

$1 + \frac{d}{d x} [3]$

Étape 2.3.7.1.4

Comme $3$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $3$ par rapport à $x$ est $0$ .

$1 + 0$

Étape 2.3.7.1.5

Additionnez $1$ et $0$ .

$1$

Étape 2.3.7.2

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

$\ln (| y |) + C_{1} = x + C_{2} - 3 \int \frac{1}{u} d u$

Étape 2.3.8

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

$\ln (| y |) + C_{1} = x + C_{2} - 3 (\ln (| u |) + C_{3})$

Étape 2.3.9

Simplifiez

$\ln (| y |) + C_{1} = x - 3 \ln (| u |) + C_{4}$

Étape 2.3.10

Remplacez toutes les occurrences de $u$ par $x + 3$ .

$\ln (| y |) + C_{1} = x - 3 \ln (| x + 3 |) + C_{4}$

Étape 2.4

Regroupez la constante d’intégration du côté droit comme $C$ .

$\ln (| y |) = x - 3 \ln (| x + 3 |) + C$

Étape 3

Résolvez $y$ .

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Étape 3.1

Déplacez tous les termes contenant un logarithme du côté gauche de l’équation.

$\ln (| y |) + 3 \ln (| x + 3 |) = x + C$

Étape 3.2

Simplifiez le côté gauche.

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Étape 3.2.1

Simplifiez $\ln (| y |) + 3 \ln (| x + 3 |)$ .

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Étape 3.2.1.1

Simplifiez $3 \ln (| x + 3 |)$ en déplaçant $3$ dans le logarithme.

$\ln (| y |) + \ln ({| x + 3 |}^{3}) = x + C$

Étape 3.2.1.2

Utilisez la propriété du produit des logarithmes, $\log_{b} (x) + \log_{b} (y) = \log_{b} (x y)$ .

$\ln (| y | {| x + 3 |}^{3}) = x + C$

Étape 3.3

Pour résoudre $y$ , réécrivez l’équation en utilisant les propriétés des logarithmes.

$e^{\ln (| y | {| x + 3 |}^{3})} = e^{x + C}$

Étape 3.4

Réécrivez $\ln (| y | {| x + 3 |}^{3}) = x + C$ en forme exponentielle en utilisant la définition d’un logarithme. Si $x$ et $b$ sont des nombres réels positifs et $b \neq 1$ , alors $\log_{b} (x) = y$ est équivalent à $b^{y} = x$ .

$e^{x + C} = | y | {| x + 3 |}^{3}$

Étape 3.5

Résolvez $y$ .

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Étape 3.5.1

Réécrivez l’équation comme $| y | {| x + 3 |}^{3} = e^{x + C}$ .

$| y | {| x + 3 |}^{3} = e^{x + C}$

Étape 3.5.2

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

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Étape 3.5.2.1

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

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

Étape 3.5.2.2

Simplifiez le côté gauche.

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Étape 3.5.2.2.1

Annulez le facteur commun de ${| x + 3 |}^{3}$ .

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Étape 3.5.2.2.1.1

Annulez le facteur commun.

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

Étape 3.5.2.2.1.2

Divisez $| y |$ par $1$ .

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

Étape 3.5.3

Supprimez le terme en valeur absolue. Cela crée un $\pm$ du côté droit de l’équation car $| x | = \pm x$ .

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

Étape 4

Regroupez les termes constants.

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Étape 4.1

Réécrivez $e^{x + C}$ comme $e^{x} e^{C}$ .

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

Étape 4.2

Remettez dans l’ordre $e^{x}$ et $e^{C}$ .

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

Étape 4.3

Combinez des constantes avec le plus ou le moins.

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