Calcul infinitésimal Exemples

$\frac{d y}{d x} = 4 x - y$

Étape 1

Ajoutez $y$ aux deux côtés de l’équation.

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

Étape 2

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

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Étape 2.1

Définissez l’intégration.

$e^{\int d x}$

Étape 2.2

Appliquez la règle de la constante.

$e^{x + C}$

Étape 2.3

Retirez la constante d’intégration.

$e^{x}$

Étape 3

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

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Étape 3.1

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

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

Étape 3.2

Réécrivez en utilisant la commutativité de la multiplication.

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

Étape 3.3

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

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

Étape 4

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

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

Étape 5

Définissez une intégrale de chaque côté.

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

Étape 6

Intégrez le côté gauche.

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

Étape 7

Intégrez le côté droit.

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Étape 7.1

Comme $4$ est constant par rapport à $x$ , placez $4$ en dehors de l’intégrale.

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

Étape 7.2

Intégrez par parties en utilisant la formule $\int u d v = u v - \int v d u$ , où $u = x$ et $d v = e^{x}$ .

$e^{x} y = 4 (x e^{x} - \int e^{x} d x)$

Étape 7.3

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

$e^{x} y = 4 (x e^{x} - (e^{x} + C))$

Étape 7.4

Simplifiez

$e^{x} y = 4 (x e^{x} - e^{x}) + C$

Étape 8

Divisez chaque terme dans $e^{x} y = 4 (x e^{x} - e^{x}) + C$ par $e^{x}$ et simplifiez.

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Étape 8.1

Divisez chaque terme dans $e^{x} y = 4 (x e^{x} - e^{x}) + C$ par $e^{x}$ .

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

Étape 8.2

Simplifiez le côté gauche.

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Étape 8.2.1

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

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Étape 8.2.1.1

Annulez le facteur commun.

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

Étape 8.2.1.2

Divisez $y$ par $1$ .

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

Étape 8.3

Simplifiez le côté droit.

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Étape 8.3.1

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

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

Étape 8.3.2

Simplifiez le numérateur.

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Étape 8.3.2.1

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 8.3.2.2

Multipliez $- 1$ par $4$ .

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