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Calcul infinitésimal Exemples
,
Étape 1
Laissez . Remplacez toutes les occurrences de par .
Étape 2
Étape 2.1
Différenciez en utilisant la règle d’enchaînement, qui indique que est où et .
Étape 2.1.1
Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez comme .
Étape 2.1.2
Différenciez en utilisant la règle exponentielle qui indique que est où =.
Étape 2.1.3
Remplacez toutes les occurrences de par .
Étape 2.2
Selon la règle de la somme, la dérivée de par rapport à est .
Étape 2.3
Réécrivez comme .
Étape 2.4
La dérivée de par rapport à est .
Étape 3
Remplacez par .
Étape 4
Remplacez à nouveau la dérivée dans l’équation différentielle.
Étape 5
Étape 5.1
Résolvez .
Étape 5.1.1
Simplifiez le côté gauche.
Étape 5.1.1.1
Remettez les facteurs dans l’ordre dans .
Étape 5.1.2
Ajoutez aux deux côtés de l’équation.
Étape 5.1.3
Multipliez les deux côtés par .
Étape 5.1.4
Simplifiez
Étape 5.1.4.1
Simplifiez le côté gauche.
Étape 5.1.4.1.1
Annulez le facteur commun de .
Étape 5.1.4.1.1.1
Annulez le facteur commun.
Étape 5.1.4.1.1.2
Réécrivez l’expression.
Étape 5.1.4.2
Simplifiez le côté droit.
Étape 5.1.4.2.1
Simplifiez .
Étape 5.1.4.2.1.1
Appliquez la propriété distributive.
Étape 5.1.4.2.1.2
Simplifiez l’expression.
Étape 5.1.4.2.1.2.1
Multipliez par .
Étape 5.1.4.2.1.2.2
Multipliez par .
Étape 5.1.5
Divisez chaque terme dans par et simplifiez.
Étape 5.1.5.1
Divisez chaque terme dans par .
Étape 5.1.5.2
Simplifiez le côté gauche.
Étape 5.1.5.2.1
Annulez le facteur commun de .
Étape 5.1.5.2.1.1
Annulez le facteur commun.
Étape 5.1.5.2.1.2
Divisez par .
Étape 5.1.5.3
Simplifiez le côté droit.
Étape 5.1.5.3.1
Simplifiez chaque terme.
Étape 5.1.5.3.1.1
Séparez les fractions.
Étape 5.1.5.3.1.2
Réécrivez en termes de sinus et de cosinus.
Étape 5.1.5.3.1.3
Multipliez par la réciproque de la fraction pour diviser par .
Étape 5.1.5.3.1.4
Multipliez par .
Étape 5.1.5.3.1.5
Divisez par .
Étape 5.1.5.3.1.6
Séparez les fractions.
Étape 5.1.5.3.1.7
Réécrivez en termes de sinus et de cosinus.
Étape 5.1.5.3.1.8
Multipliez par la réciproque de la fraction pour diviser par .
Étape 5.1.5.3.1.9
Multipliez par .
Étape 5.1.5.3.1.10
Divisez par .
Étape 5.2
Factorisez à partir de .
Étape 5.2.1
Factorisez à partir de .
Étape 5.2.2
Factorisez à partir de .
Étape 5.2.3
Factorisez à partir de .
Étape 5.3
Multipliez les deux côtés par .
Étape 5.4
Annulez le facteur commun de .
Étape 5.4.1
Factorisez à partir de .
Étape 5.4.2
Annulez le facteur commun.
Étape 5.4.3
Réécrivez l’expression.
Étape 5.5
Réécrivez l’équation.
Étape 6
Étape 6.1
Définissez une intégrale de chaque côté.
Étape 6.2
Intégrez le côté gauche.
Étape 6.2.1
Écrivez la fraction en utilisant la décomposition en fractions partielles.
Étape 6.2.1.1
Décomposez la fraction et multipliez par le dénominateur commun.
Étape 6.2.1.1.1
Pour chaque facteur dans le dénominateur, créez une nouvelle fraction en utilisant le facteur comme dénominateur et une valeur inconnue comme numérateur. Comme le facteur dans le dénominateur est linéaire, placez une variable unique à sa place .
Étape 6.2.1.1.2
Multipliez chaque fraction dans l’équation par le dénominateur de l’expression d’origine. Dans ce cas, le dénominateur est .
Étape 6.2.1.1.3
Annulez le facteur commun de .
Étape 6.2.1.1.3.1
Annulez le facteur commun.
Étape 6.2.1.1.3.2
Réécrivez l’expression.
Étape 6.2.1.1.4
Annulez le facteur commun de .
Étape 6.2.1.1.4.1
Annulez le facteur commun.
Étape 6.2.1.1.4.2
Réécrivez l’expression.
Étape 6.2.1.1.5
Simplifiez chaque terme.
Étape 6.2.1.1.5.1
Annulez le facteur commun de .
Étape 6.2.1.1.5.1.1
Annulez le facteur commun.
Étape 6.2.1.1.5.1.2
Divisez par .
Étape 6.2.1.1.5.2
Appliquez la propriété distributive.
Étape 6.2.1.1.5.3
Multipliez par .
Étape 6.2.1.1.5.4
Annulez le facteur commun de .
Étape 6.2.1.1.5.4.1
Annulez le facteur commun.
Étape 6.2.1.1.5.4.2
Divisez par .
Étape 6.2.1.1.6
Déplacez .
Étape 6.2.1.2
Créez des équations pour les variables de fractions partielles et utilisez-les pour définir un système d’équations.
Étape 6.2.1.2.1
Créez une équation pour les variables de fractions partielles en faisant correspondre les coefficients de de chaque côté de l’équation. Pour que l’équation soit égale, les coefficients équivalents de chaque côté de l’équation doivent être égaux.
Étape 6.2.1.2.2
Créez une équation pour les variables de fractions partielles en faisant correspondre les coefficients des termes qui ne contiennent pas . Pour que l’équation soit égale, les coefficients équivalents de chaque côté de l’équation doivent être égaux.
Étape 6.2.1.2.3
Définissez le système d’équations pour déterminer les coefficients des fractions partielles.
Étape 6.2.1.3
Résolvez le système d’équations.
Étape 6.2.1.3.1
Réécrivez l’équation comme .
Étape 6.2.1.3.2
Remplacez toutes les occurrences de par dans chaque équation.
Étape 6.2.1.3.2.1
Remplacez toutes les occurrences de dans par .
Étape 6.2.1.3.2.2
Simplifiez le côté droit.
Étape 6.2.1.3.2.2.1
Supprimez les parenthèses.
Étape 6.2.1.3.3
Résolvez dans .
Étape 6.2.1.3.3.1
Réécrivez l’équation comme .
Étape 6.2.1.3.3.2
Soustrayez des deux côtés de l’équation.
Étape 6.2.1.3.4
Résolvez le système d’équations.
Étape 6.2.1.3.5
Indiquez toutes les solutions.
Étape 6.2.1.4
Remplacez chacun des coefficients de fractions partielles dans par les valeurs trouvées pour et .
Étape 6.2.1.5
Placez le signe moins devant la fraction.
Étape 6.2.2
Séparez l’intégrale unique en plusieurs intégrales.
Étape 6.2.3
L’intégrale de par rapport à est .
Étape 6.2.4
Comme est constant par rapport à , placez en dehors de l’intégrale.
Étape 6.2.5
Laissez . Puis . Réécrivez avec et .
Étape 6.2.5.1
Laissez . Déterminez .
Étape 6.2.5.1.1
Différenciez .
Étape 6.2.5.1.2
Selon la règle de la somme, la dérivée de par rapport à est .
Étape 6.2.5.1.3
Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que est où .
Étape 6.2.5.1.4
Comme est constant par rapport à , la dérivée de par rapport à est .
Étape 6.2.5.1.5
Additionnez et .
Étape 6.2.5.2
Réécrivez le problème en utilisant et .
Étape 6.2.6
L’intégrale de par rapport à est .
Étape 6.2.7
Simplifiez
Étape 6.3
L’intégrale de par rapport à est .
Étape 6.4
Regroupez la constante d’intégration du côté droit comme .
Étape 7
Étape 7.1
Utilisez la propriété du quotient des logarithmes, .
Étape 7.2
Remettez dans l’ordre et .
Étape 7.3
Pour résoudre , réécrivez l’équation en utilisant les propriétés des logarithmes.
Étape 7.4
Réécrivez en forme exponentielle en utilisant la définition d’un logarithme. Si et sont des nombres réels positifs et , alors est équivalent à .
Étape 7.5
Résolvez .
Étape 7.5.1
Réécrivez l’équation comme .
Étape 7.5.2
Multipliez les deux côtés par .
Étape 7.5.3
Simplifiez le côté gauche.
Étape 7.5.3.1
Annulez le facteur commun de .
Étape 7.5.3.1.1
Annulez le facteur commun.
Étape 7.5.3.1.2
Réécrivez l’expression.
Étape 7.5.4
Résolvez .
Étape 7.5.4.1
Remettez les facteurs dans l’ordre dans .
Étape 7.5.4.2
Supprimez le terme en valeur absolue. Cela crée un du côté droit de l’équation car .
Étape 8
Étape 8.1
Remettez les termes dans l’ordre.
Étape 8.2
Réécrivez comme .
Étape 8.3
Remettez dans l’ordre et .
Étape 8.4
Combinez des constantes avec le plus ou le moins.
Étape 9
Remplacez toutes les occurrences de par .
Étape 10
Étape 10.1
Prenez le logarithme naturel des deux côtés de l’équation pour retirer la variable de l’exposant.
Étape 10.2
Développez le côté gauche.
Étape 10.2.1
Développez en déplaçant hors du logarithme.
Étape 10.2.2
Le logarithme naturel de est .
Étape 10.2.3
Multipliez par .
Étape 10.3
Développez le côté droit.
Étape 10.3.1
Réécrivez comme .
Étape 10.3.2
Réécrivez comme .
Étape 10.3.3
Développez en déplaçant hors du logarithme.
Étape 10.3.4
Le logarithme naturel de est .
Étape 10.3.5
Multipliez par .
Étape 10.4
Simplifiez le côté droit.
Étape 10.4.1
Utilisez la propriété du produit des logarithmes, .
Étape 10.5
Déplacez tous les termes ne contenant pas du côté droit de l’équation.
Étape 10.5.1
Soustrayez des deux côtés de l’équation.
Étape 10.5.2
Associez les termes opposés dans .
Étape 10.5.2.1
Soustrayez de .
Étape 10.5.2.2
Additionnez et .
Étape 11
Utilisez la condition initiale pour déterminer la valeur de en remplaçant par et par dans .
Étape 12
Étape 12.1
Réécrivez l’équation comme .
Étape 12.2
Pour résoudre , réécrivez l’équation en utilisant les propriétés des logarithmes.
Étape 12.3
Réécrivez en forme exponentielle en utilisant la définition d’un logarithme. Si et sont des nombres réels positifs et , alors est équivalent à .
Étape 12.4
Résolvez .
Étape 12.4.1
Réécrivez l’équation comme .
Étape 12.4.2
Tout ce qui est élevé à la puissance est .
Étape 12.4.3
Divisez chaque terme dans par et simplifiez.
Étape 12.4.3.1
Divisez chaque terme dans par .
Étape 12.4.3.2
Simplifiez le côté gauche.
Étape 12.4.3.2.1
Annulez le facteur commun de .
Étape 12.4.3.2.1.1
Annulez le facteur commun.
Étape 12.4.3.2.1.2
Divisez par .
Étape 13
Étape 13.1
Remplacez par .
Étape 13.2
Annulez le facteur commun de .
Étape 13.2.1
Annulez le facteur commun.
Étape 13.2.2
Réécrivez l’expression.
Étape 13.3
Le logarithme naturel de est .