Calcul infinitésimal Exemples

$y' = x + y$

Étape 1

Réécrivez l’équation différentielle.

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

Étape 2

Soustrayez $y$ des deux côtés de l’équation.

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

Étape 3

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

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Étape 3.1

Définissez l’intégration.

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

Étape 3.2

Appliquez la règle de la constante.

$e^{- x + C}$

Étape 3.3

Retirez la constante d’intégration.

$e^{- x}$

Étape 4

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

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Étape 4.1

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

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

Étape 4.2

Réécrivez en utilisant la commutativité de la multiplication.

$e^{- x} \frac{d y}{d x} - e^{- x} y = e^{- x} x$

Étape 4.3

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

$e^{- x} \frac{d y}{d x} - y e^{- x} = x e^{- x}$

Étape 5

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

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

Étape 6

Définissez une intégrale de chaque côté.

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

Étape 7

Intégrez le côté gauche.

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

Étape 8

Intégrez le côté droit.

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Étape 8.1

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

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

Étape 8.2

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

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

Étape 8.3

Simplifiez

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Étape 8.3.1

Multipliez $- 1$ par $- 1$ .

$e^{- x} y = x (- e^{- x}) + 1 \int e^{- x} d x$

Étape 8.3.2

Multipliez $\int e^{- x} d x$ par $1$ .

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

Étape 8.4

Laissez $u = - x$ . Alors $d u = - d x$ , donc $- d u = d x$ . Réécrivez avec $u$ et $d$ $u$ .

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Étape 8.4.1

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

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Étape 8.4.1.1

Différenciez $- x$ .

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

Étape 8.4.1.2

Comme $- 1$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- x$ par rapport à $x$ est $- \frac{d}{d x} [x]$ .

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

Étape 8.4.1.3

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

$- 1 \cdot 1$

Étape 8.4.1.4

Multipliez $- 1$ par $1$ .

$- 1$

Étape 8.4.2

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

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

Étape 8.5

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

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

Étape 8.6

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

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

Étape 8.7

Réécrivez $x (- e^{- x}) - (e^{u} + C)$ comme $- x e^{- x} - e^{u} + C$ .

$e^{- x} y = - x e^{- x} - e^{u} + C$

Étape 8.8

Remplacez toutes les occurrences de $u$ par $- x$ .

$e^{- x} y = - x e^{- x} - e^{- x} + C$

Étape 9

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

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Étape 9.1

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

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

Étape 9.2

Simplifiez le côté gauche.

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Étape 9.2.1

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

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Étape 9.2.1.1

Annulez le facteur commun.

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

Étape 9.2.1.2

Divisez $y$ par $1$ .

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

Étape 9.3

Simplifiez le côté droit.

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Étape 9.3.1

Simplifiez chaque terme.

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Étape 9.3.1.1

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

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Étape 9.3.1.1.1

Annulez le facteur commun.

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

Étape 9.3.1.1.2

Divisez $- x$ par $1$ .

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

Étape 9.3.1.2

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

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Étape 9.3.1.2.1

Annulez le facteur commun.

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

Étape 9.3.1.2.2

Divisez $- 1$ par $1$ .

$y = - x - 1 + \frac{C}{e^{- x}}$