Cálculo Exemplos

$2 x \frac{d y}{d x} = x + 3 y$

Etapa 1

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

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Etapa 1.1

Subtraia $3 y$ dos dois lados da equação.

$2 x \frac{d y}{d x} - 3 y = x$

Etapa 1.2

Divida cada termo em $2 x \frac{d y}{d x} - 3 y = x$ por $2 x$ .

$\frac{2 x \frac{d y}{d x}}{2 x} + \frac{- 3 y}{2 x} = \frac{x}{2 x}$

Etapa 1.3

Cancele o fator comum de $2$ .

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Etapa 1.3.1

Cancele o fator comum.

$\frac{2 x \frac{d y}{d x}}{2 x} + \frac{- 3 y}{2 x} = \frac{x}{2 x}$

Etapa 1.3.2

Reescreva a expressão.

$\frac{x \frac{d y}{d x}}{x} + \frac{- 3 y}{2 x} = \frac{x}{2 x}$

Etapa 1.4

Cancele o fator comum de $x$ .

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Etapa 1.4.1

Cancele o fator comum.

$\frac{x \frac{d y}{d x}}{x} + \frac{- 3 y}{2 x} = \frac{x}{2 x}$

Etapa 1.4.2

Divida $\frac{d y}{d x}$ por $1$ .

$\frac{d y}{d x} + \frac{- 3 y}{2 x} = \frac{x}{2 x}$

Etapa 1.5

Cancele o fator comum de $x$ .

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Etapa 1.5.1

Cancele o fator comum.

$\frac{d y}{d x} + \frac{- 3 y}{2 x} = \frac{x}{2 x}$

Etapa 1.5.2

Reescreva a expressão.

$\frac{d y}{d x} + \frac{- 3 y}{2 x} = \frac{1}{2}$

Etapa 1.6

Fatore $y$ de $\frac{- 3 y}{2 x}$ .

$\frac{d y}{d x} + y \frac{- 3}{2 x} = \frac{1}{2}$

Etapa 1.7

Reordene $y$ e $\frac{- 3}{2 x}$ .

$\frac{d y}{d x} + \frac{- 3}{2 x} y = \frac{1}{2}$

Etapa 2

O fator de integração é definido pela fórmula $e^{\int P (x) d x}$ , em que $P (x) = \frac{- 3}{2 x}$ .

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Etapa 2.1

Determine a integração.

$e^{\int \frac{- 3}{2 x} d x}$

Etapa 2.2

Integre $\frac{- 3}{2 x}$ .

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Etapa 2.2.1

Mova o número negativo para a frente da fração.

$e^{\int - \frac{3}{2 x} d x}$

Etapa 2.2.2

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

$e^{- \int \frac{3}{2 x} d x}$

Etapa 2.2.3

Como $\frac{3}{2}$ é constante com relação a $x$ , mova $\frac{3}{2}$ para fora da integral.

$e^{- (\frac{3}{2} \int \frac{1}{x} d x)}$

Etapa 2.2.4

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

$e^{- \frac{3}{2} (\ln (| x |) + C)}$

Etapa 2.2.5

Simplifique.

$e^{- \frac{3}{2} \ln (| x |) + C}$

Etapa 2.3

Remova a constante de integração.

$e^{- \frac{3}{2} \ln (x)}$

Etapa 2.4

Use a regra da multiplicação de potências logarítmica.

$e^{\ln (x^{- \frac{3}{2}})}$

Etapa 2.5

Potenciação e logaritmo são funções inversas.

$x^{- \frac{3}{2}}$

Etapa 2.6

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

$\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}}$

Etapa 3

Multiplique cada termo pelo fator de integração $\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}}$ .

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Etapa 3.1

Multiplique cada termo por $\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}}$ .

$\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} \frac{d y}{d x} + \frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} (\frac{- 3}{2 x} y) = \frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} \cdot \frac{1}{2}$

Etapa 3.2

Simplifique cada termo.

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Etapa 3.2.1

Combine $\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}}$ e $\frac{d y}{d x}$ .

$\frac{\frac{d y}{d x}}{x^{\frac{3}{2}}} + \frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} (\frac{- 3}{2 x} y) = \frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} \cdot \frac{1}{2}$

Etapa 3.2.2

Mova o número negativo para a frente da fração.

$\frac{\frac{d y}{d x}}{x^{\frac{3}{2}}} + \frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} (- \frac{3}{2 x} y) = \frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} \cdot \frac{1}{2}$

Etapa 3.2.3

Reescreva usando a propriedade comutativa da multiplicação.

$\frac{\frac{d y}{d x}}{x^{\frac{3}{2}}} - \frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} (\frac{3}{2 x} y) = \frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} \cdot \frac{1}{2}$

Etapa 3.2.4

Combine $\frac{3}{2 x}$ e $y$ .

$\frac{\frac{d y}{d x}}{x^{\frac{3}{2}}} - \frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} \cdot \frac{3 y}{2 x} = \frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} \cdot \frac{1}{2}$

Etapa 3.2.5

Multiplique $- \frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} \cdot \frac{3 y}{2 x}$ .

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Etapa 3.2.5.1

Multiplique $\frac{3 y}{2 x}$ por $\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}}$ .

$\frac{\frac{d y}{d x}}{x^{\frac{3}{2}}} - \frac{3 y}{2 x \cdot x^{\frac{3}{2}}} = \frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} \cdot \frac{1}{2}$

Etapa 3.2.5.2

Multiplique $x$ por $x^{\frac{3}{2}}$ somando os expoentes.

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Etapa 3.2.5.2.1

Mova $x^{\frac{3}{2}}$ .

$\frac{\frac{d y}{d x}}{x^{\frac{3}{2}}} - \frac{3 y}{2 (x^{\frac{3}{2}} x)} = \frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} \cdot \frac{1}{2}$

Etapa 3.2.5.2.2

Multiplique $x^{\frac{3}{2}}$ por $x$ .

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Etapa 3.2.5.2.2.1

Eleve $x$ à potência de $1$ .

$\frac{\frac{d y}{d x}}{x^{\frac{3}{2}}} - \frac{3 y}{2 (x^{\frac{3}{2}} x^{1})} = \frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} \cdot \frac{1}{2}$

Etapa 3.2.5.2.2.2

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

$\frac{\frac{d y}{d x}}{x^{\frac{3}{2}}} - \frac{3 y}{2 x^{\frac{3}{2} + 1}} = \frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} \cdot \frac{1}{2}$

Etapa 3.2.5.2.3

Escreva $1$ como uma fração com um denominador comum.

$\frac{\frac{d y}{d x}}{x^{\frac{3}{2}}} - \frac{3 y}{2 x^{\frac{3}{2} + \frac{2}{2}}} = \frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} \cdot \frac{1}{2}$

Etapa 3.2.5.2.4

Combine os numeradores em relação ao denominador comum.

$\frac{\frac{d y}{d x}}{x^{\frac{3}{2}}} - \frac{3 y}{2 x^{\frac{3 + 2}{2}}} = \frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} \cdot \frac{1}{2}$

Etapa 3.2.5.2.5

Some $3$ e $2$ .

$\frac{\frac{d y}{d x}}{x^{\frac{3}{2}}} - \frac{3 y}{2 x^{\frac{5}{2}}} = \frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} \cdot \frac{1}{2}$

Etapa 3.3

Combine.

$\frac{\frac{d y}{d x}}{x^{\frac{3}{2}}} - \frac{3 y}{2 x^{\frac{5}{2}}} = \frac{1 \cdot 1}{x^{\frac{3}{2}} \cdot 2}$

Etapa 3.4

Multiplique $1$ por $1$ .

$\frac{\frac{d y}{d x}}{x^{\frac{3}{2}}} - \frac{3 y}{2 x^{\frac{5}{2}}} = \frac{1}{x^{\frac{3}{2}} \cdot 2}$

Etapa 3.5

Mova $2$ para a esquerda de $x^{\frac{3}{2}}$ .

$\frac{\frac{d y}{d x}}{x^{\frac{3}{2}}} - \frac{3 y}{2 x^{\frac{5}{2}}} = \frac{1}{2 x^{\frac{3}{2}}}$

Etapa 4

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

$\frac{d}{d x} [\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} y] = \frac{1}{2 x^{\frac{3}{2}}}$

Etapa 5

Determine uma integral de cada lado.

$\int \frac{d}{d x} [\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} y] d x = \int \frac{1}{2 x^{\frac{3}{2}}} d x$

Etapa 6

Integre o lado esquerdo.

$\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} y = \int \frac{1}{2 x^{\frac{3}{2}}} d x$

Etapa 7

Integre o lado direito.

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Etapa 7.1

Como $\frac{1}{2}$ é constante com relação a $x$ , mova $\frac{1}{2}$ para fora da integral.

$\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} y = \frac{1}{2} \int \frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} d x$

Etapa 7.2

Aplique regras básicas de expoentes.

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Etapa 7.2.1

Mova $x^{\frac{3}{2}}$ para fora do denominador, elevando-o à $- 1$ potência.

$\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} y = \frac{1}{2} \int {(x^{\frac{3}{2}})}^{- 1} d x$

Etapa 7.2.2

Multiplique os expoentes em ${(x^{\frac{3}{2}})}^{- 1}$ .

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Etapa 7.2.2.1

Aplique a regra da multiplicação de potências e multiplique os expoentes, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} y = \frac{1}{2} \int x^{\frac{3}{2} \cdot - 1} d x$

Etapa 7.2.2.2

Multiplique $\frac{3}{2} \cdot - 1$ .

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Etapa 7.2.2.2.1

Combine $\frac{3}{2}$ e $- 1$ .

$\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} y = \frac{1}{2} \int x^{\frac{3 \cdot - 1}{2}} d x$

Etapa 7.2.2.2.2

Multiplique $3$ por $- 1$ .

$\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} y = \frac{1}{2} \int x^{\frac{- 3}{2}} d x$

Etapa 7.2.2.3

Mova o número negativo para a frente da fração.

$\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} y = \frac{1}{2} \int x^{- \frac{3}{2}} d x$

Etapa 7.3

De acordo com a regra da multiplicação de potências, a integral de $x^{- \frac{3}{2}}$ com relação a $x$ é $- 2 x^{- \frac{1}{2}}$ .

$\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} y = \frac{1}{2} (- 2 x^{- \frac{1}{2}} + C)$

Etapa 7.4

Simplifique a resposta.

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Etapa 7.4.1

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

$\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} y = \frac{1}{2} (- 2 \frac{1}{x^{\frac{1}{2}}}) + C$

Etapa 7.4.2

Simplifique.

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Etapa 7.4.2.1

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

$\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} y = \frac{1}{2} \cdot \frac{- 2}{x^{\frac{1}{2}}} + C$

Etapa 7.4.2.2

Mova o número negativo para a frente da fração.

$\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} y = \frac{1}{2} (- \frac{2}{x^{\frac{1}{2}}}) + C$

Etapa 7.4.2.3

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

$\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} y = - \frac{2}{2 x^{\frac{1}{2}}} + C$

Etapa 7.4.2.4

Cancele o fator comum.

$\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} y = - \frac{2}{2 x^{\frac{1}{2}}} + C$

Etapa 7.4.2.5

Reescreva a expressão.

$\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} y = - \frac{1}{x^{\frac{1}{2}}} + C$

Etapa 8

Resolva $y$ .

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Etapa 8.1

Mova todos os termos que contêm variáveis para o lado esquerdo da equação.

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Etapa 8.1.1

Some $\frac{1}{x^{\frac{1}{2}}}$ aos dois lados da equação.

$\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} y + \frac{1}{x^{\frac{1}{2}}} = C$

Etapa 8.1.2

Subtraia $C$ dos dois lados da equação.

$\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}} y + \frac{1}{x^{\frac{1}{2}}} - C = 0$

Etapa 8.1.3

Combine $\frac{1}{x^{\frac{3}{2}}}$ e $y$ .

$\frac{y}{x^{\frac{3}{2}}} + \frac{1}{x^{\frac{1}{2}}} - C = 0$

Etapa 8.2

Mova todos os termos que não contêm $y$ para o lado direito da equação.

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Etapa 8.2.1

Subtraia $\frac{1}{x^{\frac{1}{2}}}$ dos dois lados da equação.

$\frac{y}{x^{\frac{3}{2}}} - C = - \frac{1}{x^{\frac{1}{2}}}$

Etapa 8.2.2

Some $C$ aos dois lados da equação.

$\frac{y}{x^{\frac{3}{2}}} = - \frac{1}{x^{\frac{1}{2}}} + C$

Etapa 8.3

Multiplique os dois lados por $x^{\frac{3}{2}}$ .

$\frac{y}{x^{\frac{3}{2}}} x^{\frac{3}{2}} = (- \frac{1}{x^{\frac{1}{2}}} + C) x^{\frac{3}{2}}$

Etapa 8.4

Simplifique.

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Etapa 8.4.1

Simplifique o lado esquerdo.

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Etapa 8.4.1.1

Cancele o fator comum de $x^{\frac{3}{2}}$ .

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Etapa 8.4.1.1.1

Cancele o fator comum.

$\frac{y}{x^{\frac{3}{2}}} x^{\frac{3}{2}} = (- \frac{1}{x^{\frac{1}{2}}} + C) x^{\frac{3}{2}}$

Etapa 8.4.1.1.2

Reescreva a expressão.

$y = (- \frac{1}{x^{\frac{1}{2}}} + C) x^{\frac{3}{2}}$

Etapa 8.4.2

Simplifique o lado direito.

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Etapa 8.4.2.1

Simplifique $(- \frac{1}{x^{\frac{1}{2}}} + C) x^{\frac{3}{2}}$ .

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Etapa 8.4.2.1.1

Simplifique os termos.

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Etapa 8.4.2.1.1.1

Aplique a propriedade distributiva.

$y = - \frac{1}{x^{\frac{1}{2}}} x^{\frac{3}{2}} + C x^{\frac{3}{2}}$

Etapa 8.4.2.1.1.2

Cancele o fator comum de $x^{\frac{1}{2}}$ .

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Etapa 8.4.2.1.1.2.1

Mova o negativo de maior ordem em $- \frac{1}{x^{\frac{1}{2}}}$ para o numerador.

$y = \frac{- 1}{x^{\frac{1}{2}}} x^{\frac{3}{2}} + C x^{\frac{3}{2}}$

Etapa 8.4.2.1.1.2.2

Fatore $x^{\frac{1}{2}}$ de $x^{\frac{3}{2}}$ .

$y = \frac{- 1}{x^{\frac{1}{2}}} (x^{\frac{1}{2}} x^{\frac{2}{2}}) + C x^{\frac{3}{2}}$

Etapa 8.4.2.1.1.2.3

Cancele o fator comum.

$y = \frac{- 1}{x^{\frac{1}{2}}} (x^{\frac{1}{2}} x^{\frac{2}{2}}) + C x^{\frac{3}{2}}$

Etapa 8.4.2.1.1.2.4

Reescreva a expressão.

$y = - 1 x^{\frac{2}{2}} + C x^{\frac{3}{2}}$

Etapa 8.4.2.1.2

Simplifique cada termo.

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Etapa 8.4.2.1.2.1

Divida $2$ por $2$ .

$y = - 1 x^{1} + C x^{\frac{3}{2}}$

Etapa 8.4.2.1.2.2

Simplifique.

$y = - 1 x + C x^{\frac{3}{2}}$

Etapa 8.4.2.1.2.3

Reescreva $- 1 x$ como $- x$ .

$y = - x + C x^{\frac{3}{2}}$