Cálculo Exemplos

$(1 + y^{2}) d x + (x^{2} - 3 x + 2) d y = 0$

Etapa 1

Subtraia $(1 + y^{2}) d x$ dos dois lados da equação.

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

Etapa 2

Multiplique os dois lados por $\frac{1}{(x^{2} - 3 x + 2) (1 + y^{2})}$ .

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

Etapa 3

Simplifique.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 3.1

Cancele o fator comum de $x^{2} - 3 x + 2$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 3.1.1

Cancele o fator comum.

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

Etapa 3.1.2

Reescreva a expressão.

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

Etapa 3.2

Reescreva usando a propriedade comutativa da multiplicação.

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

Etapa 3.3

Cancele o fator comum de $1 + y^{2}$ .

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Etapa 3.3.1

Mova o negativo de maior ordem em $- \frac{1}{(x^{2} - 3 x + 2) (1 + y^{2})}$ para o numerador.

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

Etapa 3.3.2

Fatore $1 + y^{2}$ de $(x^{2} - 3 x + 2) (1 + y^{2})$ .

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

Etapa 3.3.3

Cancele o fator comum.

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

Etapa 3.3.4

Reescreva a expressão.

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

Etapa 3.4

Fatore $x^{2} - 3 x + 2$ usando o método AC.

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Etapa 3.4.1

Considere a forma $x^{2} + b x + c$ . Encontre um par de números inteiros cujo produto é $c$ e cuja soma é $b$ . Neste caso, cujo produto é $2$ e cuja soma é $- 3$ .

$- 2, - 1$

Etapa 3.4.2

Escreva a forma fatorada usando estes números inteiros.

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

Etapa 3.5

Mova o número negativo para a frente da fração.

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

Etapa 4

Integre os dois lados.

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Etapa 4.1

Determine uma integral de cada lado.

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

Etapa 4.2

Integre o lado esquerdo.

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Etapa 4.2.1

Reescreva $1$ como $1^{2}$ .

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

Etapa 4.2.2

A integral de $\frac{1}{1^{2} + y^{2}}$ com relação a $y$ é $\arctan (y) + C_{1}$ .

$\arctan (y) + C_{1} = \int - \frac{1}{(x - 2) (x - 1)} d x$

Etapa 4.3

Integre o lado direito.

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Etapa 4.3.1

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

$\arctan (y) + C_{1} = - \int \frac{1}{(x - 2) (x - 1)} d x$

Etapa 4.3.2

Escreva a fração usando a decomposição da fração parcial.

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Etapa 4.3.2.1

Decomponha a fração e multiplique pelo denominador comum.

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Etapa 4.3.2.1.1

Para cada fator no denominador, crie uma fração usando o fator como denominador e um valor desconhecido como numerador. Como o fator no denominador é linear, coloque uma única variável em seu lugar $A$ .

$\frac{A}{x - 2}$

Etapa 4.3.2.1.2

$\frac{A}{x - 2} + \frac{B}{x - 1}$

Etapa 4.3.2.1.3

Multiplique cada fração na equação pelo denominador da expressão original. Nesse caso, o denominador é $(x - 2) (x - 1)$ .

$\frac{1 (x - 2) (x - 1)}{(x - 2) (x - 1)} = \frac{(A) (x - 2) (x - 1)}{x - 2} + \frac{(B) (x - 2) (x - 1)}{x - 1}$

Etapa 4.3.2.1.4

Cancele o fator comum de $x - 2$ .

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Etapa 4.3.2.1.4.1

Cancele o fator comum.

$\frac{1 (x - 2) (x - 1)}{(x - 2) (x - 1)} = \frac{(A) (x - 2) (x - 1)}{x - 2} + \frac{(B) (x - 2) (x - 1)}{x - 1}$

Etapa 4.3.2.1.4.2

Reescreva a expressão.

$\frac{1 (x - 1)}{x - 1} = \frac{(A) (x - 2) (x - 1)}{x - 2} + \frac{(B) (x - 2) (x - 1)}{x - 1}$

Etapa 4.3.2.1.5

Cancele o fator comum de $x - 1$ .

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Etapa 4.3.2.1.5.1

Cancele o fator comum.

$\frac{1 (x - 1)}{x - 1} = \frac{(A) (x - 2) (x - 1)}{x - 2} + \frac{(B) (x - 2) (x - 1)}{x - 1}$

Etapa 4.3.2.1.5.2

Reescreva a expressão.

$1 = \frac{(A) (x - 2) (x - 1)}{x - 2} + \frac{(B) (x - 2) (x - 1)}{x - 1}$

Etapa 4.3.2.1.6

Simplifique cada termo.

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Etapa 4.3.2.1.6.1

Cancele o fator comum de $x - 2$ .

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Etapa 4.3.2.1.6.1.1

Cancele o fator comum.

$1 = \frac{A (x - 2) (x - 1)}{x - 2} + \frac{(B) (x - 2) (x - 1)}{x - 1}$

Etapa 4.3.2.1.6.1.2

Divida $(A) (x - 1)$ por $1$ .

$1 = (A) (x - 1) + \frac{(B) (x - 2) (x - 1)}{x - 1}$

Etapa 4.3.2.1.6.2

Aplique a propriedade distributiva.

$1 = A x + A \cdot - 1 + \frac{(B) (x - 2) (x - 1)}{x - 1}$

Etapa 4.3.2.1.6.3

Mova $- 1$ para a esquerda de $A$ .

$1 = A x - 1 \cdot A + \frac{(B) (x - 2) (x - 1)}{x - 1}$

Etapa 4.3.2.1.6.4

Reescreva $- 1 A$ como $- A$ .

$1 = A x - A + \frac{(B) (x - 2) (x - 1)}{x - 1}$

Etapa 4.3.2.1.6.5

Cancele o fator comum de $x - 1$ .

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Etapa 4.3.2.1.6.5.1

Cancele o fator comum.

$1 = A x - A + \frac{(B) (x - 2) (x - 1)}{x - 1}$

Etapa 4.3.2.1.6.5.2

Divida $(B) (x - 2)$ por $1$ .

$1 = A x - A + (B) (x - 2)$

Etapa 4.3.2.1.6.6

Aplique a propriedade distributiva.

$1 = A x - A + B x + B \cdot - 2$

Etapa 4.3.2.1.6.7

Mova $- 2$ para a esquerda de $B$ .

$1 = A x - A + B x - 2 B$

Etapa 4.3.2.1.7

Mova $- A$ .

$1 = A x + B x - A - 2 B$

Etapa 4.3.2.2

Crie equações para as variáveis da fração parcial e use-as para estabelecer um sistema de equações.

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Etapa 4.3.2.2.1

Para criar uma equação para as variáveis de fração parcial, equacione os coeficientes de $x$ de cada lado da equação. Para que a equação seja igual, os coeficientes equivalentes em cada lado da equação devem ser iguais.

$0 = A + B$

Etapa 4.3.2.2.2

Para criar uma equação para as variáveis de fração parcial, equacione os coeficientes dos termos que não contêm $x$ . Para que a equação seja igual, os coeficientes equivalentes em cada lado da equação devem ser iguais.

$1 = - 1 A - 2 B$

Etapa 4.3.2.2.3

Monte o sistema de equações para encontrar os coeficientes das frações parciais.

$0 = A + B$

$1 = - 1 A - 2 B$

$0 = A + B$

$1 = - 1 A - 2 B$

Etapa 4.3.2.3

Resolva o sistema de equações.

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Etapa 4.3.2.3.1

Resolva $A$ em $0 = A + B$ .

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Etapa 4.3.2.3.1.1

Reescreva a equação como $A + B = 0$ .

$A + B = 0$

$1 = - 1 A - 2 B$

Etapa 4.3.2.3.1.2

Subtraia $B$ dos dois lados da equação.

$A = - B$

$1 = - 1 A - 2 B$

$A = - B$

$1 = - 1 A - 2 B$

Etapa 4.3.2.3.2

Substitua todas as ocorrências de $A$ por $- B$ em cada equação.

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Etapa 4.3.2.3.2.1

Substitua todas as ocorrências de $A$ em $1 = - 1 A - 2 B$ por $- B$ .

$1 = - 1 (- B) - 2 B$

$A = - B$

Etapa 4.3.2.3.2.2

Simplifique o lado direito.

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Etapa 4.3.2.3.2.2.1

Simplifique $- 1 (- B) - 2 B$ .

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Etapa 4.3.2.3.2.2.1.1

Multiplique $- 1 (- B)$ .

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Etapa 4.3.2.3.2.2.1.1.1

Multiplique $- 1$ por $- 1$ .

$1 = 1 B - 2 B$

$A = - B$

Etapa 4.3.2.3.2.2.1.1.2

Multiplique $B$ por $1$ .

$1 = B - 2 B$

$A = - B$

$1 = B - 2 B$

$A = - B$

Etapa 4.3.2.3.2.2.1.2

Subtraia $2 B$ de $B$ .

$1 = - B$

$A = - B$

$1 = - B$

$A = - B$

$1 = - B$

$A = - B$

$1 = - B$

$A = - B$

Etapa 4.3.2.3.3

Resolva $B$ em $1 = - B$ .

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Etapa 4.3.2.3.3.1

Reescreva a equação como $- B = 1$ .

$- B = 1$

$A = - B$

Etapa 4.3.2.3.3.2

Divida cada termo em $- B = 1$ por $- 1$ e simplifique.

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Etapa 4.3.2.3.3.2.1

Divida cada termo em $- B = 1$ por $- 1$ .

$\frac{- B}{- 1} = \frac{1}{- 1}$

$A = - B$

Etapa 4.3.2.3.3.2.2

Simplifique o lado esquerdo.

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Etapa 4.3.2.3.3.2.2.1

Dividir dois valores negativos resulta em um valor positivo.

$\frac{B}{1} = \frac{1}{- 1}$

$A = - B$

Etapa 4.3.2.3.3.2.2.2

Divida $B$ por $1$ .

$B = \frac{1}{- 1}$

$A = - B$

$B = \frac{1}{- 1}$

$A = - B$

Etapa 4.3.2.3.3.2.3

Simplifique o lado direito.

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Etapa 4.3.2.3.3.2.3.1

Divida $1$ por $- 1$ .

$B = - 1$

$A = - B$

$B = - 1$

$A = - B$

$B = - 1$

$A = - B$

$B = - 1$

$A = - B$

Etapa 4.3.2.3.4

Substitua todas as ocorrências de $B$ por $- 1$ em cada equação.

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Etapa 4.3.2.3.4.1

Substitua todas as ocorrências de $B$ em $A = - B$ por $- 1$ .

$A = - (- 1)$

$B = - 1$

Etapa 4.3.2.3.4.2

Simplifique o lado direito.

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Etapa 4.3.2.3.4.2.1

Multiplique $- 1$ por $- 1$ .

$A = 1$

$B = - 1$

$A = 1$

$B = - 1$

$A = 1$

$B = - 1$

Etapa 4.3.2.3.5

Liste todas as soluções.

$A = 1, B = - 1$

Etapa 4.3.2.4

Substitua cada um dos coeficientes de fração parcial em $\frac{A}{x - 2} + \frac{B}{x - 1}$ pelos valores encontrados para $A$ e $B$ .

$\frac{1}{x - 2} + \frac{- 1}{x - 1}$

Etapa 4.3.2.5

Mova o número negativo para a frente da fração.

$\arctan (y) + C_{1} = - \int \frac{1}{x - 2} - \frac{1}{x - 1} d x$

Etapa 4.3.3

Divida a integral única em várias integrais.

$\arctan (y) + C_{1} = - (\int \frac{1}{x - 2} d x + \int - \frac{1}{x - 1} d x)$

Etapa 4.3.4

Deixe $u_{1} = x - 2$ . Depois, $d u_{1} = d x$ . Reescreva usando $u_{1}$ e $d$ $u_{1}$ .

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Etapa 4.3.4.1

Deixe $u_{1} = x - 2$ . Encontre $\frac{d u_{1}}{d x}$ .

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Etapa 4.3.4.1.1

Diferencie $x - 2$ .

$\frac{d}{d x} [x - 2]$

Etapa 4.3.4.1.2

De acordo com a regra da soma, a derivada de $x - 2$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 2]$ .

$\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 2]$

Etapa 4.3.4.1.3

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 1$ .

$1 + \frac{d}{d x} [- 2]$

Etapa 4.3.4.1.4

Como $- 2$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- 2$ em relação a $x$ é $0$ .

$1 + 0$

Etapa 4.3.4.1.5

Some $1$ e $0$ .

$1$

Etapa 4.3.4.2

Reescreva o problema usando $u_{1}$ e $d u_{1}$ .

$\arctan (y) + C_{1} = - (\int \frac{1}{u_{1}} d u_{1} + \int - \frac{1}{x - 1} d x)$

Etapa 4.3.5

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

$\arctan (y) + C_{1} = - (\ln (| u_{1} |) + C_{2} + \int - \frac{1}{x - 1} d x)$

Etapa 4.3.6

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

$\arctan (y) + C_{1} = - (\ln (| u_{1} |) + C_{2} - \int \frac{1}{x - 1} d x)$

Etapa 4.3.7

Deixe $u_{2} = x - 1$ . Depois, $d u_{2} = d x$ . Reescreva usando $u_{2}$ e $d$ $u_{2}$ .

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Etapa 4.3.7.1

Deixe $u_{2} = x - 1$ . Encontre $\frac{d u_{2}}{d x}$ .

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Etapa 4.3.7.1.1

Diferencie $x - 1$ .

$\frac{d}{d x} [x - 1]$

Etapa 4.3.7.1.2

De acordo com a regra da soma, a derivada de $x - 1$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 1]$ .

$\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 1]$

Etapa 4.3.7.1.3

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 1$ .

$1 + \frac{d}{d x} [- 1]$

Etapa 4.3.7.1.4

Como $- 1$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- 1$ em relação a $x$ é $0$ .

$1 + 0$

Etapa 4.3.7.1.5

Some $1$ e $0$ .

$1$

Etapa 4.3.7.2

Reescreva o problema usando $u_{2}$ e $d u_{2}$ .

$\arctan (y) + C_{1} = - (\ln (| u_{1} |) + C_{2} - \int \frac{1}{u_{2}} d u_{2})$

Etapa 4.3.8

A integral de $\frac{1}{u_{2}}$ com relação a $u_{2}$ é $\ln (| u_{2} |)$ .

$\arctan (y) + C_{1} = - (\ln (| u_{1} |) + C_{2} - (\ln (| u_{2} |) + C_{3}))$

Etapa 4.3.9

Simplifique.

$\arctan (y) + C_{1} = - \ln (\frac{| u_{1} |}{| u_{2} |}) + C_{4}$

Etapa 4.3.10

Substitua novamente para cada variável de substituição de integração.

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Etapa 4.3.10.1

Substitua todas as ocorrências de $u_{1}$ por $x - 2$ .

$\arctan (y) + C_{1} = - \ln (\frac{| x - 2 |}{| u_{2} |}) + C_{4}$

Etapa 4.3.10.2

Substitua todas as ocorrências de $u_{2}$ por $x - 1$ .

$\arctan (y) + C_{1} = - \ln (\frac{| x - 2 |}{| x - 1 |}) + C_{4}$

Etapa 4.4

Agrupe a constante de integração no lado direito como $C$ .

$\arctan (y) = - \ln (\frac{| x - 2 |}{| x - 1 |}) + C$

Etapa 5

Calcule o arco tangente inverso dos dois lados da equação para extrair $y$ de dentro do arco tangente.

$y = \tan (- \ln (\frac{| x - 2 |}{| x - 1 |}) + C)$