Cálculo Exemplos

$\frac{d y}{d x} - \frac{y}{x} = 2 x^{2}$

Etapa 1

Reescreva a equação diferencial como $\frac{d y}{d x} + M (x) y = Q (x)$ .

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Etapa 1.1

Fatore $y$ de $- \frac{y}{x}$ .

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

Etapa 1.2

Reordene $y$ e $- \frac{1}{x}$ .

$\frac{d y}{d x} - \frac{1}{x} y = 2 x^{2}$

Etapa 2

O fator de integração é definido pela fórmula $e^{\int P (x) d x}$ , em que $P (x) = - \frac{1}{x}$ .

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Etapa 2.1

Determine a integração.

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

Etapa 2.2

Integre $- \frac{1}{x}$ .

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Etapa 2.2.1

Como $- 1$ é constante com relação a $x$ , mova $- 1$ para fora da integral.

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

Etapa 2.2.2

A integral de $\frac{1}{x}$ com relação a $x$ é $\ln (| x |)$ .

$e^{- (\ln (| x |) + C)}$

Etapa 2.2.3

Simplifique.

$e^{- \ln (| x |) + C}$

Etapa 2.3

Remova a constante de integração.

$e^{- \ln (x)}$

Etapa 2.4

Use a regra da multiplicação de potências logarítmica.

$e^{\ln (x^{- 1})}$

Etapa 2.5

Potenciação e logaritmo são funções inversas.

$x^{- 1}$

Etapa 2.6

Reescreva a expressão usando a regra do expoente negativo $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$\frac{1}{x}$

Etapa 3

Multiplique cada termo pelo fator de integração $\frac{1}{x}$ .

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Etapa 3.1

Multiplique cada termo por $\frac{1}{x}$ .

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

Etapa 3.2

Simplifique cada termo.

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Etapa 3.2.1

Combine $\frac{1}{x}$ e $\frac{d y}{d x}$ .

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

Etapa 3.2.2

Reescreva usando a propriedade comutativa da multiplicação.

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

Etapa 3.2.3

Combine $\frac{1}{x}$ e $y$ .

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

Etapa 3.2.4

Multiplique $- \frac{1}{x} \cdot \frac{y}{x}$ .

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Etapa 3.2.4.1

Multiplique $\frac{y}{x}$ por $\frac{1}{x}$ .

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

Etapa 3.2.4.2

Eleve $x$ à potência de $1$ .

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

Etapa 3.2.4.3

Eleve $x$ à potência de $1$ .

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

Etapa 3.2.4.4

Use a regra da multiplicação de potências $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ para combinar expoentes.

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

Etapa 3.2.4.5

Some $1$ e $1$ .

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

Etapa 3.3

Reescreva usando a propriedade comutativa da multiplicação.

$\frac{\frac{d y}{d x}}{x} - \frac{y}{x^{2}} = 2 \frac{1}{x} x^{2}$

Etapa 3.4

Combine $2$ e $\frac{1}{x}$ .

$\frac{\frac{d y}{d x}}{x} - \frac{y}{x^{2}} = \frac{2}{x} x^{2}$

Etapa 3.5

Cancele o fator comum de $x$ .

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Etapa 3.5.1

Fatore $x$ de $x^{2}$ .

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

Etapa 3.5.2

Cancele o fator comum.

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

Etapa 3.5.3

Reescreva a expressão.

$\frac{\frac{d y}{d x}}{x} - \frac{y}{x^{2}} = 2 x$

Etapa 4

Reescreva o lado esquerdo como resultado da diferenciação de um produto.

$\frac{d}{d x} [\frac{1}{x} y] = 2 x$

Etapa 5

Determine uma integral de cada lado.

$\int \frac{d}{d x} [\frac{1}{x} y] d x = \int 2 x d x$

Etapa 6

Integre o lado esquerdo.

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

Etapa 7

Integre o lado direito.

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Etapa 7.1

Como $2$ é constante com relação a $x$ , mova $2$ para fora da integral.

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

Etapa 7.2

De acordo com a regra da multiplicação de potências, a integral de $x$ com relação a $x$ é $\frac{1}{2} x^{2}$ .

$\frac{1}{x} y = 2 (\frac{1}{2} x^{2} + C)$

Etapa 7.3

Simplifique a resposta.

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Etapa 7.3.1

Reescreva $2 (\frac{1}{2} x^{2} + C)$ como $2 (\frac{1}{2}) x^{2} + C$ .

$\frac{1}{x} y = 2 (\frac{1}{2}) x^{2} + C$

Etapa 7.3.2

Simplifique.

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Etapa 7.3.2.1

Combine $2$ e $\frac{1}{2}$ .

$\frac{1}{x} y = \frac{2}{2} x^{2} + C$

Etapa 7.3.2.2

Cancele o fator comum de $2$ .

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Etapa 7.3.2.2.1

Cancele o fator comum.

$\frac{1}{x} y = \frac{2}{2} x^{2} + C$

Etapa 7.3.2.2.2

Reescreva a expressão.

$\frac{1}{x} y = 1 x^{2} + C$

Etapa 7.3.2.3

Multiplique $x^{2}$ por $1$ .

$\frac{1}{x} y = x^{2} + C$

Etapa 8

Resolva $y$ .

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Etapa 8.1

Combine $\frac{1}{x}$ e $y$ .

$\frac{y}{x} = x^{2} + C$

Etapa 8.2

Multiplique os dois lados por $x$ .

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

Etapa 8.3

Simplifique.

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Etapa 8.3.1

Simplifique o lado esquerdo.

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Etapa 8.3.1.1

Cancele o fator comum de $x$ .

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Etapa 8.3.1.1.1

Cancele o fator comum.

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

Etapa 8.3.1.1.2

Reescreva a expressão.

$y = (x^{2} + C) x$

Etapa 8.3.2

Simplifique o lado direito.

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Etapa 8.3.2.1

Simplifique $(x^{2} + C) x$ .

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Etapa 8.3.2.1.1

Aplique a propriedade distributiva.

$y = x^{2} x + C x$

Etapa 8.3.2.1.2

Multiplique $x^{2}$ por $x$ somando os expoentes.

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Etapa 8.3.2.1.2.1

Multiplique $x^{2}$ por $x$ .

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Etapa 8.3.2.1.2.1.1

Eleve $x$ à potência de $1$ .

$y = x^{2} x^{1} + C x$

Etapa 8.3.2.1.2.1.2

Use a regra da multiplicação de potências $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ para combinar expoentes.

$y = x^{2 + 1} + C x$

Etapa 8.3.2.1.2.2

Some $2$ e $1$ .

$y = x^{3} + C x$