Calcolo Esempi

$x y \frac{d y}{d x} = 2 y^{2} + 4 x^{2}$

Passaggio 1

Riscrivi l'equazione differenziale come una funzione di $\frac{y}{x}$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1

Dividi per $x y$ ciascun termine in $x y \frac{d y}{d x} = 2 y^{2} + 4 x^{2}$ e semplifica.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.1

Dividi per $x y$ ciascun termine in $x y \frac{d y}{d x} = 2 y^{2} + 4 x^{2}$ .

$\frac{x y \frac{d y}{d x}}{x y} = \frac{2 y^{2}}{x y} + \frac{4 x^{2}}{x y}$

Passaggio 1.1.2

Semplifica il lato sinistro.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.2.1

Elimina il fattore comune di $x$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.2.1.1

Elimina il fattore comune.

$\frac{x y \frac{d y}{d x}}{x y} = \frac{2 y^{2}}{x y} + \frac{4 x^{2}}{x y}$

Passaggio 1.1.2.1.2

Riscrivi l'espressione.

$\frac{y \frac{d y}{d x}}{y} = \frac{2 y^{2}}{x y} + \frac{4 x^{2}}{x y}$

Passaggio 1.1.2.2

Elimina il fattore comune di $y$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.2.2.1

Elimina il fattore comune.

$\frac{y \frac{d y}{d x}}{y} = \frac{2 y^{2}}{x y} + \frac{4 x^{2}}{x y}$

Passaggio 1.1.2.2.2

Dividi $\frac{d y}{d x}$ per $1$ .

$\frac{d y}{d x} = \frac{2 y^{2}}{x y} + \frac{4 x^{2}}{x y}$

Passaggio 1.1.3

Semplifica il lato destro.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.3.1

Semplifica ciascun termine.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.3.1.1

Elimina il fattore comune di $y^{2}$ e $y$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.3.1.1.1

Scomponi $y$ da $2 y^{2}$ .

$\frac{d y}{d x} = \frac{y (2 y)}{x y} + \frac{4 x^{2}}{x y}$

Passaggio 1.1.3.1.1.2

Elimina i fattori comuni.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.3.1.1.2.1

Scomponi $y$ da $x y$ .

$\frac{d y}{d x} = \frac{y (2 y)}{y x} + \frac{4 x^{2}}{x y}$

Passaggio 1.1.3.1.1.2.2

Elimina il fattore comune.

$\frac{d y}{d x} = \frac{y (2 y)}{y x} + \frac{4 x^{2}}{x y}$

Passaggio 1.1.3.1.1.2.3

Riscrivi l'espressione.

$\frac{d y}{d x} = \frac{2 y}{x} + \frac{4 x^{2}}{x y}$

Passaggio 1.1.3.1.2

Elimina il fattore comune di $x^{2}$ e $x$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.3.1.2.1

Scomponi $x$ da $4 x^{2}$ .

$\frac{d y}{d x} = \frac{2 y}{x} + \frac{x (4 x)}{x y}$

Passaggio 1.1.3.1.2.2

Elimina i fattori comuni.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.3.1.2.2.1

Scomponi $x$ da $x y$ .

$\frac{d y}{d x} = \frac{2 y}{x} + \frac{x (4 x)}{x (y)}$

Passaggio 1.1.3.1.2.2.2

Elimina il fattore comune.

$\frac{d y}{d x} = \frac{2 y}{x} + \frac{x (4 x)}{x y}$

Passaggio 1.1.3.1.2.2.3

Riscrivi l'espressione.

$\frac{d y}{d x} = \frac{2 y}{x} + \frac{4 x}{y}$

Passaggio 1.2

Metti in evidenza $\frac{y}{x}$ in $\frac{2 y}{x}$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.2.1

Scomponi $\frac{y}{x}$ da $\frac{2 y}{x}$ .

$\frac{d y}{d x} = \frac{y}{x} \cdot 2 + \frac{4 x}{y}$

Passaggio 1.2.2

Riordina $\frac{y}{x}$ e $2$ .

$\frac{d y}{d x} = 2 \cdot \frac{y}{x} + \frac{4 x}{y}$

Passaggio 1.3

Riscrivi l'equazione differenziale come $f (\frac{y}{x})$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.3.1

Metti in evidenza $\frac{x}{y}$ in $\frac{4 x}{y}$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.3.1.1

Scomponi $\frac{x}{y}$ da $\frac{4 x}{y}$ .

$\frac{d y}{d x} = 2 \cdot \frac{y}{x} + \frac{x}{y} \cdot 4$

Passaggio 1.3.1.2

Riordina $\frac{x}{y}$ e $4$ .

$\frac{d y}{d x} = 2 \cdot \frac{y}{x} + 4 \cdot \frac{x}{y}$

Passaggio 1.3.2

Riscrivi $\frac{x}{y}$ come ${(\frac{y}{x})}^{- 1}$ .

$\frac{d y}{d x} = 2 \cdot \frac{y}{x} + 4 \cdot {(\frac{y}{x})}^{- 1}$

Passaggio 2

Sia $V = \frac{y}{x}$ . Sostituisci $V$ a $\frac{y}{x}$ .

$\frac{d y}{d x} = 2 \cdot V + 4 \cdot V^{- 1}$

Passaggio 3

Risolvi $V = \frac{y}{x}$ per $y$ .

$y = V x$

Passaggio 4

Usa la regola del prodotto per trovare la derivata di $y = V x$ rispetto a $x$ .

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

Passaggio 5

Sostituisci $x \frac{d V}{d x} + V$ a $\frac{d y}{d x}$ .

$x \frac{d V}{d x} + V = 2 \cdot V + 4 \cdot V^{- 1}$

Passaggio 6

Risolvi l'equazione differenziale sostituita.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.1

Separa le variabili.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.1.1

Risolvi per $\frac{d V}{d x}$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.1.1.1

Semplifica ciascun termine.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.1.1.1.1

Riscrivi l'espressione usando la regola dell'esponente negativo $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$x \frac{d V}{d x} + V = 2 V + 4 \cdot \frac{1}{V}$

Passaggio 6.1.1.1.2

$4$ e $\frac{1}{V}$ .

$x \frac{d V}{d x} + V = 2 V + \frac{4}{V}$

Passaggio 6.1.1.2

Sposta tutti i termini non contenenti $\frac{d V}{d x}$ sul lato destro dell'equazione.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.1.1.2.1

Sottrai $V$ da entrambi i lati dell'equazione.

$x \frac{d V}{d x} = 2 V + \frac{4}{V} - V$

Passaggio 6.1.1.2.2

Sottrai $V$ da $2 V$ .

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

Passaggio 6.1.1.3

Dividi per $x$ ciascun termine in $x \frac{d V}{d x} = V + \frac{4}{V}$ e semplifica.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.1.1.3.1

Dividi per $x$ ciascun termine in $x \frac{d V}{d x} = V + \frac{4}{V}$ .

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

Passaggio 6.1.1.3.2

Semplifica il lato sinistro.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.1.1.3.2.1

Elimina il fattore comune di $x$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.1.1.3.2.1.1

Elimina il fattore comune.

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

Passaggio 6.1.1.3.2.1.2

Dividi $\frac{d V}{d x}$ per $1$ .

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

Passaggio 6.1.1.3.3

Semplifica il lato destro.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.1.1.3.3.1

Semplifica ciascun termine.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.1.1.3.3.1.1

Moltiplica il numeratore per il reciproco del denominatore.

$\frac{d V}{d x} = \frac{V}{x} + \frac{4}{V} \cdot \frac{1}{x}$

Passaggio 6.1.1.3.3.1.2

Moltiplica $\frac{4}{V}$ per $\frac{1}{x}$ .

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

Passaggio 6.1.2

Scomponi.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.1.2.1

Per scrivere $\frac{V}{x}$ come una frazione con un comune denominatore, moltiplicala per $\frac{V}{V}$ .

$\frac{d V}{d x} = \frac{V}{x} \cdot \frac{V}{V} + \frac{4}{V x}$

Passaggio 6.1.2.2

Scrivi ogni espressione con un comune denominatore di $x V$ , moltiplicando ciascuna per il fattore appropriato di $1$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.1.2.2.1

Moltiplica $\frac{V}{x}$ per $\frac{V}{V}$ .

$\frac{d V}{d x} = \frac{V \cdot V}{x V} + \frac{4}{V x}$

Passaggio 6.1.2.2.2

Riordina i fattori di $x V$ .

$\frac{d V}{d x} = \frac{V \cdot V}{V x} + \frac{4}{V x}$

Passaggio 6.1.2.3

Riduci i numeratori su un comune denominatore.

$\frac{d V}{d x} = \frac{V \cdot V + 4}{V x}$

Passaggio 6.1.2.4

Moltiplica $V$ per $V$ .

$\frac{d V}{d x} = \frac{V^{2} + 4}{V x}$

Passaggio 6.1.3

Raggruppa i fattori.

$\frac{d V}{d x} = \frac{V^{2} + 4}{V} \cdot \frac{1}{x}$

Passaggio 6.1.4

Moltiplica ogni lato per $\frac{V}{V^{2} + 4}$ .

$\frac{V}{V^{2} + 4} \frac{d V}{d x} = \frac{V}{V^{2} + 4} (\frac{V^{2} + 4}{V} \cdot \frac{1}{x})$

Passaggio 6.1.5

Semplifica.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.1.5.1

Moltiplica $\frac{V^{2} + 4}{V}$ per $\frac{1}{x}$ .

$\frac{V}{V^{2} + 4} \frac{d V}{d x} = \frac{V}{V^{2} + 4} \cdot \frac{V^{2} + 4}{V x}$

Passaggio 6.1.5.2

Elimina il fattore comune di $V$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.1.5.2.1

Scomponi $V$ da $V x$ .

$\frac{V}{V^{2} + 4} \frac{d V}{d x} = \frac{V}{V^{2} + 4} \cdot \frac{V^{2} + 4}{V (x)}$

Passaggio 6.1.5.2.2

Elimina il fattore comune.

$\frac{V}{V^{2} + 4} \frac{d V}{d x} = \frac{V}{V^{2} + 4} \cdot \frac{V^{2} + 4}{V x}$

Passaggio 6.1.5.2.3

Riscrivi l'espressione.

$\frac{V}{V^{2} + 4} \frac{d V}{d x} = \frac{1}{V^{2} + 4} \cdot \frac{V^{2} + 4}{x}$

Passaggio 6.1.5.3

Elimina il fattore comune di $V^{2} + 4$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.1.5.3.1

Elimina il fattore comune.

$\frac{V}{V^{2} + 4} \frac{d V}{d x} = \frac{1}{V^{2} + 4} \cdot \frac{V^{2} + 4}{x}$

Passaggio 6.1.5.3.2

Riscrivi l'espressione.

$\frac{V}{V^{2} + 4} \frac{d V}{d x} = \frac{1}{x}$

Passaggio 6.1.6

Riscrivi l'equazione.

$\frac{V}{V^{2} + 4} d V = \frac{1}{x} d x$

Passaggio 6.2

Integra entrambi i lati.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.2.1

Imposta un integrale su ciascun lato.

$\int \frac{V}{V^{2} + 4} d V = \int \frac{1}{x} d x$

Passaggio 6.2.2

Integra il lato sinistro.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.2.2.1

Sia $u = V^{2} + 4$ . Allora $d u = 2 V d V$ , quindi $\frac{1}{2} d u = V d V$ . Riscrivi usando $u$ e $d$ $u$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.2.2.1.1

Sia $u = V^{2} + 4$ . Trova $\frac{d u}{d V}$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.2.2.1.1.1

Differenzia $V^{2} + 4$ .

$\frac{d}{d V} [V^{2} + 4]$

Passaggio 6.2.2.1.1.2

Secondo la regola della somma, la derivata di $V^{2} + 4$ rispetto a $V$ è $\frac{d}{d V} [V^{2}] + \frac{d}{d V} [4]$ .

$\frac{d}{d V} [V^{2}] + \frac{d}{d V} [4]$

Passaggio 6.2.2.1.1.3

Differenzia usando la regola della potenza secondo cui $\frac{d}{d V} [V^{n}]$ è $n V^{n - 1}$ dove $n = 2$ .

$2 V + \frac{d}{d V} [4]$

Passaggio 6.2.2.1.1.4

Poiché $4$ è costante rispetto a $V$ , la derivata di $4$ rispetto a $V$ è $0$ .

$2 V + 0$

Passaggio 6.2.2.1.1.5

Somma $2 V$ e $0$ .

$2 V$

Passaggio 6.2.2.1.2

Riscrivi il problema usando $u$ e $d u$ .

$\int \frac{1}{u} \cdot \frac{1}{2} d u = \int \frac{1}{x} d x$

Passaggio 6.2.2.2

Semplifica.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.2.2.2.1

Moltiplica $\frac{1}{u}$ per $\frac{1}{2}$ .

$\int \frac{1}{u \cdot 2} d u = \int \frac{1}{x} d x$

Passaggio 6.2.2.2.2

Sposta $2$ alla sinistra di $u$ .

$\int \frac{1}{2 u} d u = \int \frac{1}{x} d x$

Passaggio 6.2.2.3

Poiché $\frac{1}{2}$ è costante rispetto a $u$ , sposta $\frac{1}{2}$ fuori dall'integrale.

$\frac{1}{2} \int \frac{1}{u} d u = \int \frac{1}{x} d x$

Passaggio 6.2.2.4

L'integrale di $\frac{1}{u}$ rispetto a $u$ è $\ln (| u |)$ .

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

Passaggio 6.2.2.5

Semplifica.

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

Passaggio 6.2.2.6

Sostituisci tutte le occorrenze di $u$ con $V^{2} + 4$ .

$\frac{1}{2} \ln (| V^{2} + 4 |) + C_{1} = \int \frac{1}{x} d x$

Passaggio 6.2.3

L'integrale di $\frac{1}{x}$ rispetto a $x$ è $\ln (| x |)$ .

$\frac{1}{2} \ln (| V^{2} + 4 |) + C_{1} = \ln (| x |) + C_{2}$

Passaggio 6.2.4

Raggruppa la costante dell'integrazione sul lato destro come $C$ .

$\frac{1}{2} \ln (| V^{2} + 4 |) = \ln (| x |) + C$

Passaggio 6.3

Risolvi per $V$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.3.1

Moltiplica entrambi i lati dell'equazione per $2$ .

$2 (\frac{1}{2} \ln (| V^{2} + 4 |)) = 2 (\ln (| x |) + C)$

Passaggio 6.3.2

Semplifica entrambi i lati dell'equazione.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.3.2.1

Semplifica il lato sinistro.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.3.2.1.1

Semplifica $2 (\frac{1}{2} \ln (| V^{2} + 4 |))$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.3.2.1.1.1

$\frac{1}{2}$ e $\ln (| V^{2} + 4 |)$ .

$2 \frac{\ln (| V^{2} + 4 |)}{2} = 2 (\ln (| x |) + C)$

Passaggio 6.3.2.1.1.2

Elimina il fattore comune di $2$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.3.2.1.1.2.1

Elimina il fattore comune.

$2 \frac{\ln (| V^{2} + 4 |)}{2} = 2 (\ln (| x |) + C)$

Passaggio 6.3.2.1.1.2.2

Riscrivi l'espressione.

$\ln (| V^{2} + 4 |) = 2 (\ln (| x |) + C)$

Passaggio 6.3.2.2

Semplifica il lato destro.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.3.2.2.1

Applica la proprietà distributiva.

$\ln (| V^{2} + 4 |) = 2 \ln (| x |) + 2 C$

Passaggio 6.3.3

Sposta tutti i termini contenenti un logaritmo sul lato sinistro dell'equazione.

$\ln (| V^{2} + 4 |) - 2 \ln (| x |) = 2 C$

Passaggio 6.3.4

Semplifica il lato sinistro.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.3.4.1

Semplifica $\ln (| V^{2} + 4 |) - 2 \ln (| x |)$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.3.4.1.1

Semplifica ciascun termine.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.3.4.1.1.1

Semplifica $- 2 \ln (| x |)$ spostando $2$ all'interno del logaritmo.

$\ln (| V^{2} + 4 |) - \ln ({| x |}^{2}) = 2 C$

Passaggio 6.3.4.1.1.2

Rimuovi il valore assoluto in ${| x |}^{2}$ perché gli elevamenti a potenza con potenze pari sono sempre positivi.

$\ln (| V^{2} + 4 |) - \ln (x^{2}) = 2 C$

Passaggio 6.3.4.1.2

Usa la proprietà del quoziente dei logaritmi, $\log_{b} (x) - \log_{b} (y) = \log_{b} (\frac{x}{y})$ .

$\ln (\frac{| V^{2} + 4 |}{x^{2}}) = 2 C$

Passaggio 6.3.5

Per risolvere per $V$ , riscrivi l'equazione usando le proprietà dei logaritmi.

$e^{\ln (\frac{| V^{2} + 4 |}{x^{2}})} = e^{2 C}$

Passaggio 6.3.6

Riscrivi $\ln (\frac{| V^{2} + 4 |}{x^{2}}) = 2 C$ in forma esponenziale usando la definizione di logaritmo. Se $x$ e $b$ sono numeri reali positivi e $b \neq 1$ , allora $\log_{b} (x) = y$ è equivalente a $b^{y} = x$ .

$e^{2 C} = \frac{| V^{2} + 4 |}{x^{2}}$

Passaggio 6.3.7

Risolvi per $V$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.3.7.1

Riscrivi l'equazione come $\frac{| V^{2} + 4 |}{x^{2}} = e^{2 C}$ .

$\frac{| V^{2} + 4 |}{x^{2}} = e^{2 C}$

Passaggio 6.3.7.2

Moltiplica ogni lato per $x^{2}$ .

$\frac{| V^{2} + 4 |}{x^{2}} x^{2} = e^{2 C} x^{2}$

Passaggio 6.3.7.3

Semplifica.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.3.7.3.1

Semplifica il lato sinistro.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.3.7.3.1.1

Elimina il fattore comune di $x^{2}$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.3.7.3.1.1.1

Elimina il fattore comune.

$\frac{| V^{2} + 4 |}{x^{2}} x^{2} = e^{2 C} x^{2}$

Passaggio 6.3.7.3.1.1.2

Riscrivi l'espressione.

$| V^{2} + 4 | = e^{2 C} x^{2}$

Passaggio 6.3.7.3.2

Semplifica il lato destro.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.3.7.3.2.1

Riordina i fattori in $e^{2 C} x^{2}$ .

$| V^{2} + 4 | = x^{2} e^{2 C}$

Passaggio 6.3.7.4

Risolvi per $V$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.3.7.4.1

Rimuovi il valore assoluto. Ciò crea un $\pm$ sul lato destro dell'equazione perché $| x | = \pm x$ .

$V^{2} + 4 = \pm x^{2} e^{2 C}$

Passaggio 6.3.7.4.2

Sottrai $4$ da entrambi i lati dell'equazione.

$V^{2} = \pm x^{2} e^{2 C} - 4$

Passaggio 6.3.7.4.3

Trova la radice quadrata specificata di entrambi i lati dell'equazione per eliminare l'esponente sul lato sinistro.

$V = \pm \sqrt{\pm x^{2} e^{2 C} - 4}$

Passaggio 6.4

Raggruppa i termini costanti.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.4.1

Semplifica la costante dell'integrazione.

$V = \pm \sqrt{\pm x^{2} C - 4}$

Passaggio 6.4.2

Combina costanti con il più o il meno.

$V = \pm \sqrt{C x^{2} - 4}$

Passaggio 7

Sostituisci $\frac{y}{x}$ a $V$ .

$\frac{y}{x} = \pm \sqrt{C x^{2} - 4}$

Passaggio 8

Risolvi $\frac{y}{x} = \pm \sqrt{C x^{2} - 4}$ per $y$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 8.1

Moltiplica ogni lato per $x$ .

$\frac{y}{x} x = (\pm \sqrt{C x^{2} - 4}) x$

Passaggio 8.2

Semplifica il lato sinistro.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 8.2.1

Elimina il fattore comune di $x$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 8.2.1.1

Elimina il fattore comune.

$\frac{y}{x} x = (\pm \sqrt{C x^{2} - 4}) x$

Passaggio 8.2.1.2

Riscrivi l'espressione.

$y = (\pm \sqrt{C x^{2} - 4}) x$