Calcolo Esempi

Risolvi l'equazione differenziale
(sin(y)+x)dx+(xcos(y))dy=0
Passaggio 1
Trova My dove M(x,y)=sin(y)+x.
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Passaggio 1.1
Differenzia M rispetto a y.
My=ddy[sin(y)+x]
Passaggio 1.2
Secondo la regola della somma, la derivata di sin(y)+x rispetto a y è ddy[sin(y)]+ddy[x].
My=ddy[sin(y)]+ddy[x]
Passaggio 1.3
La derivata di sin(y) rispetto a y è cos(y).
My=cos(y)+ddy[x]
Passaggio 1.4
Differenzia usando la regola della costante.
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Passaggio 1.4.1
Poiché x è costante rispetto a y, la derivata di x rispetto a y è 0.
My=cos(y)+0
Passaggio 1.4.2
Somma cos(y) e 0.
My=cos(y)
My=cos(y)
My=cos(y)
Passaggio 2
Trova Nx dove N(x,y)=xcos(y).
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Passaggio 2.1
Differenzia N rispetto a x.
Nx=ddx[xcos(y)]
Passaggio 2.2
Poiché cos(y) è costante rispetto a x, la derivata di xcos(y) rispetto a x è cos(y)ddx[x].
Nx=cos(y)ddx[x]
Passaggio 2.3
Differenzia usando la regola della potenza secondo cui ddx[xn] è nxn-1 dove n=1.
Nx=cos(y)1
Passaggio 2.4
Moltiplica cos(y) per 1.
Nx=cos(y)
Nx=cos(y)
Passaggio 3
Verifica che My=Nx.
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Passaggio 3.1
Sostituisci cos(y) a My e cos(y) a Nx
cos(y)=cos(y)
Passaggio 3.2
Dato che è stato dimostrato che i due lati sono equivalenti, l'equazione è un'identità.
cos(y)=cos(y) è un'identità.
cos(y)=cos(y) è un'identità.
Passaggio 4
Imposta f(x,y) uguale all'integrale di N(x,y).
f(x,y)=xcos(y)dy
Passaggio 5
Integra N(x,y)=xcos(y) per trovare f(x,y).
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Passaggio 5.1
Poiché x è costante rispetto a y, sposta x fuori dall'integrale.
f(x,y)=xcos(y)dy
Passaggio 5.2
L'integrale di cos(y) rispetto a y è sin(y).
f(x,y)=x(sin(y)+C)
Passaggio 5.3
Semplifica.
f(x,y)=xsin(y)+C
f(x,y)=xsin(y)+C
Passaggio 6
Poiché l'integrale di g(x) conterrà una costante di integrazione, è possibile sostituire C con g(x).
f(x,y)=xsin(y)+g(x)
Passaggio 7
Imposta fx=M(x,y).
fx=sin(y)+x
Passaggio 8
Trova fx.
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Passaggio 8.1
Differenzia f rispetto a x.
ddx[xsin(y)+g(x)]=sin(y)+x
Passaggio 8.2
Secondo la regola della somma, la derivata di xsin(y)+g(x) rispetto a x è ddx[xsin(y)]+ddx[g(x)].
ddx[xsin(y)]+ddx[g(x)]=sin(y)+x
Passaggio 8.3
Calcola ddx[xsin(y)].
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Passaggio 8.3.1
Poiché sin(y) è costante rispetto a x, la derivata di xsin(y) rispetto a x è sin(y)ddx[x].
sin(y)ddx[x]+ddx[g(x)]=sin(y)+x
Passaggio 8.3.2
Differenzia usando la regola della potenza secondo cui ddx[xn] è nxn-1 dove n=1.
sin(y)1+ddx[g(x)]=sin(y)+x
Passaggio 8.3.3
Moltiplica sin(y) per 1.
sin(y)+ddx[g(x)]=sin(y)+x
sin(y)+ddx[g(x)]=sin(y)+x
Passaggio 8.4
Differenzia usando la regola della funzione secondo cui la derivata di g(x) è dgdx.
sin(y)+dgdx=sin(y)+x
Passaggio 8.5
Riordina i termini.
dgdx+sin(y)=sin(y)+x
dgdx+sin(y)=sin(y)+x
Passaggio 9
Risolvi per dgdx.
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Passaggio 9.1
Sposta tutti i termini non contenenti dgdx sul lato destro dell'equazione.
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Passaggio 9.1.1
Sottrai sin(y) da entrambi i lati dell'equazione.
dgdx=sin(y)+x-sin(y)
Passaggio 9.1.2
Combina i termini opposti in sin(y)+x-sin(y).
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Passaggio 9.1.2.1
Sottrai sin(y) da sin(y).
dgdx=x+0
Passaggio 9.1.2.2
Somma x e 0.
dgdx=x
dgdx=x
dgdx=x
dgdx=x
Passaggio 10
Trova l'antiderivata di x per trovare g(x).
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Passaggio 10.1
Integra entrambi i lati di dgdx=x.
dgdxdx=xdx
Passaggio 10.2
Calcola dgdxdx.
g(x)=xdx
Passaggio 10.3
Secondo la regola della potenza, l'intero di x rispetto a x è 12x2.
g(x)=12x2+C
g(x)=12x2+C
Passaggio 11
Sostituisci a g(x) in f(x,y)=xsin(y)+g(x).
f(x,y)=xsin(y)+12x2+C
Passaggio 12
12 e x2.
f(x,y)=xsin(y)+x22+C
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