Cálculo Exemplos

Resolve a equação diferencial (y-x)dx+4xdy=0
(y-x)dx+4xdy=0
Etapa 1
Encontre My em M(x,y)=y-x.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 1.1
Diferencie M em relação a y.
My=ddy[y-x]
Etapa 1.2
De acordo com a regra da soma, a derivada de y-x com relação a y é ddy[y]+ddy[-x].
My=ddy[y]+ddy[-x]
Etapa 1.3
Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que ddy[yn] é nyn-1, em que n=1.
My=1+ddy[-x]
Etapa 1.4
Como -x é constante em relação a y, a derivada de -x em relação a y é 0.
My=1+0
Etapa 1.5
Some 1 e 0.
My=1
My=1
Etapa 2
Encontre Nx em N(x,y)=4x.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 2.1
Diferencie N em relação a x.
Nx=ddx[4x]
Etapa 2.2
Como 4 é constante em relação a x, a derivada de 4x em relação a x é 4ddx[x].
Nx=4ddx[x]
Etapa 2.3
Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que ddx[xn] é nxn-1, em que n=1.
Nx=41
Etapa 2.4
Multiplique 4 por 1.
Nx=4
Nx=4
Etapa 3
Verifique se My=Nx.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 3.1
Substitua 1 por My e 4 por Nx.
1=4
Etapa 3.2
O lado esquerdo não é igual ao direito. Portanto, a equação não é uma identidade.
1=4 não é uma identidade.
1=4 não é uma identidade.
Etapa 4
Encontre o fator de integração μ(x,y)=eMy-NxNdx.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.1
Substitua 1 por My.
1-NxN
Etapa 4.2
Substitua 4 por Nx.
1-4N
Etapa 4.3
Substitua 4x por N.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.3.1
Substitua 4x por N.
1-44x
Etapa 4.3.2
Subtraia 4 de 1.
-34x
Etapa 4.3.3
Mova o número negativo para a frente da fração.
-34x
-34x
Etapa 4.4
Encontre o fator de integração μ(x,y)=eMy-NxNdx.
μ(x,y)=e-34xdx
μ(x,y)=e-34xdx
Etapa 5
Avalie a integral e-34xdx.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.1
Como -1 é constante com relação a x, mova -1 para fora da integral.
μ(x,y)=e-34xdx
Etapa 5.2
Como 34 é constante com relação a x, mova 34 para fora da integral.
μ(x,y)=e-(341xdx)
Etapa 5.3
A integral de 1x com relação a x é ln(|x|).
μ(x,y)=e-34(ln(|x|)+C)
Etapa 5.4
Simplifique.
μ(x,y)=e-34ln(|x|)+C
Etapa 5.5
Simplifique cada termo.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.5.1
Multiplique -34ln(|x|).
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.5.1.1
Reordene ln(|x|) e 34.
μ(x,y)=e-(34ln(|x|))+C
Etapa 5.5.1.2
Simplifique 34ln(|x|) movendo 34 para dentro do logaritmo.
μ(x,y)=e-ln(|x|34)+C
μ(x,y)=e-ln(|x|34)+C
Etapa 5.5.2
Simplifique -ln(|x|34) movendo -1 para dentro do logaritmo.
μ(x,y)=eln((|x|34)-1)+C
Etapa 5.5.3
Potenciação e logaritmo são funções inversas.
μ(x,y)=(|x|34)-1+C
Etapa 5.5.4
Multiplique os expoentes em (|x|34)-1.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.5.4.1
Aplique a regra da multiplicação de potências e multiplique os expoentes, (am)n=amn.
μ(x,y)=|x|34-1+C
Etapa 5.5.4.2
Multiplique 34-1.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.5.4.2.1
Combine 34 e -1.
μ(x,y)=|x|3-14+C
Etapa 5.5.4.2.2
Multiplique 3 por -1.
μ(x,y)=|x|-34+C
μ(x,y)=|x|-34+C
Etapa 5.5.4.3
Mova o número negativo para a frente da fração.
μ(x,y)=|x|-34+C
μ(x,y)=|x|-34+C
Etapa 5.5.5
Reescreva a expressão usando a regra do expoente negativo b-n=1bn.
μ(x,y)=1|x|34+C
μ(x,y)=1|x|34+C
μ(x,y)=1|x|34+C
Etapa 6
Multiplique ambos os lados de (y-x)dx+4xdy=0 pelo fator de integração 1x34.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 6.1
Multiplique y-x por 1x34.
(y-x)1x34dx+4xdy=0
Etapa 6.2
Multiplique y-x por 1x34.
y-xx34dx+4xdy=0
Etapa 6.3
Multiplique 4x por 1x34.
y-xx34dx+4x1x34dy=0
Etapa 6.4
Multiplique 4x1x34.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 6.4.1
Combine 4 e 1x34.
y-xx34dx+x4x34dy=0
Etapa 6.4.2
Combine x e 4x34.
y-xx34dx+x4x34dy=0
y-xx34dx+x4x34dy=0
Etapa 6.5
Mova x34 para o numerador usando a regra do expoente negativo 1bn=b-n.
y-xx34dx+x4x-34dy=0
Etapa 6.6
Multiplique x por x-34 somando os expoentes.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 6.6.1
Mova x-34.
y-xx34dx+x-34x4dy=0
Etapa 6.6.2
Multiplique x-34 por x.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 6.6.2.1
Eleve x à potência de 1.
y-xx34dx+x-34x14dy=0
Etapa 6.6.2.2
Use a regra da multiplicação de potências aman=am+n para combinar expoentes.
y-xx34dx+x-34+14dy=0
y-xx34dx+x-34+14dy=0
Etapa 6.6.3
Escreva 1 como uma fração com um denominador comum.
y-xx34dx+x-34+444dy=0
Etapa 6.6.4
Combine os numeradores em relação ao denominador comum.
y-xx34dx+x-3+444dy=0
Etapa 6.6.5
Some -3 e 4.
y-xx34dx+x144dy=0
y-xx34dx+x144dy=0
Etapa 6.7
Mova 4 para a esquerda de x14.
y-xx34dx+4x14dy=0
y-xx34dx+4x14dy=0
Etapa 7
A integral de f(x,y) é N(x,y).
f(x,y)=4x14dy
Etapa 8
Integre N(x,y)=4x14 para encontrar f(x,y).
Toque para ver mais passagens...
Etapa 8.1
Aplique a regra da constante.
f(x,y)=4x14y+C
f(x,y)=4x14y+C
Etapa 9
Como a integral de g(x) conterá uma constante de integração, podemos substituir C por g(x).
f(x,y)=4x14y+g(x)
Etapa 10
Defina fx=M(x,y).
fx=y-xx34
Etapa 11
Encontre fx.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 11.1
Diferencie f em relação a x.
ddx[4x14y+g(x)]=y-xx34
Etapa 11.2
De acordo com a regra da soma, a derivada de 4x14y+g(x) com relação a x é ddx[4x14y]+ddx[g(x)].
ddx[4x14y]+ddx[g(x)]=y-xx34
Etapa 11.3
Avalie ddx[4x14y].
Toque para ver mais passagens...
Etapa 11.3.1
Como 4y é constante em relação a x, a derivada de 4x14y em relação a x é 4yddx[x14].
4yddx[x14]+ddx[g(x)]=y-xx34
Etapa 11.3.2
Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que ddx[xn] é nxn-1, em que n=14.
4y(14x14-1)+ddx[g(x)]=y-xx34
Etapa 11.3.3
Para escrever -1 como fração com um denominador comum, multiplique por 44.
4y(14x14-144)+ddx[g(x)]=y-xx34
Etapa 11.3.4
Combine -1 e 44.
4y(14x14+-144)+ddx[g(x)]=y-xx34
Etapa 11.3.5
Combine os numeradores em relação ao denominador comum.
4y(14x1-144)+ddx[g(x)]=y-xx34
Etapa 11.3.6
Simplifique o numerador.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 11.3.6.1
Multiplique -1 por 4.
4y(14x1-44)+ddx[g(x)]=y-xx34
Etapa 11.3.6.2
Subtraia 4 de 1.
4y(14x-34)+ddx[g(x)]=y-xx34
4y(14x-34)+ddx[g(x)]=y-xx34
Etapa 11.3.7
Mova o número negativo para a frente da fração.
4y(14x-34)+ddx[g(x)]=y-xx34
Etapa 11.3.8
Combine 14 e x-34.
4yx-344+ddx[g(x)]=y-xx34
Etapa 11.3.9
Combine 4 e x-344.
y4x-344+ddx[g(x)]=y-xx34
Etapa 11.3.10
Combine y e 4x-344.
y(4x-34)4+ddx[g(x)]=y-xx34
Etapa 11.3.11
Mova 4 para a esquerda de y.
4yx-344+ddx[g(x)]=y-xx34
Etapa 11.3.12
Mova x-34 para o denominador usando a regra do expoente negativo b-n=1bn.
4y4x34+ddx[g(x)]=y-xx34
Etapa 11.3.13
Cancele o fator comum.
4y4x34+ddx[g(x)]=y-xx34
Etapa 11.3.14
Reescreva a expressão.
yx34+ddx[g(x)]=y-xx34
yx34+ddx[g(x)]=y-xx34
Etapa 11.4
Diferencie usando a regra da função que afirma que a derivada de g(x) é dgdx.
yx34+dgdx=y-xx34
Etapa 11.5
Reordene os termos.
dgdx+yx34=y-xx34
dgdx+yx34=y-xx34
Etapa 12
Resolva dgdx.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 12.1
Resolva dgdx.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 12.1.1
Simplifique dgdx+yx34-y-xx34.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 12.1.1.1
Combine os numeradores em relação ao denominador comum.
dgdx+y-(y-x)x34=0
Etapa 12.1.1.2
Simplifique cada termo.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 12.1.1.2.1
Aplique a propriedade distributiva.
dgdx+y-y--xx34=0
Etapa 12.1.1.2.2
Multiplique --x.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 12.1.1.2.2.1
Multiplique -1 por -1.
dgdx+y-y+1xx34=0
Etapa 12.1.1.2.2.2
Multiplique x por 1.
dgdx+y-y+xx34=0
dgdx+y-y+xx34=0
dgdx+y-y+xx34=0
Etapa 12.1.1.3
Simplifique somando os termos.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 12.1.1.3.1
Subtraia y de y.
dgdx+0+xx34=0
Etapa 12.1.1.3.2
Some 0 e x.
dgdx+xx34=0
dgdx+xx34=0
Etapa 12.1.1.4
Simplifique cada termo.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 12.1.1.4.1
Mova x34 para o numerador usando a regra do expoente negativo 1bn=b-n.
dgdx+xx-34=0
Etapa 12.1.1.4.2
Multiplique x por x-34 somando os expoentes.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 12.1.1.4.2.1
Multiplique x por x-34.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 12.1.1.4.2.1.1
Eleve x à potência de 1.
dgdx+x1x-34=0
Etapa 12.1.1.4.2.1.2
Use a regra da multiplicação de potências aman=am+n para combinar expoentes.
dgdx+x1-34=0
dgdx+x1-34=0
Etapa 12.1.1.4.2.2
Escreva 1 como uma fração com um denominador comum.
dgdx+x44-34=0
Etapa 12.1.1.4.2.3
Combine os numeradores em relação ao denominador comum.
dgdx+x4-34=0
Etapa 12.1.1.4.2.4
Subtraia 3 de 4.
dgdx+x14=0
dgdx+x14=0
dgdx+x14=0
dgdx+x14=0
Etapa 12.1.2
Encontre um divisor comum x14 que esteja presente em cada termo.
((dgdx)14)4+x14
Etapa 12.1.3
Substitua u por x14.
((dgdx)14)4+u=0
Etapa 12.1.4
Resolva u.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 12.1.4.1
Simplifique cada termo.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 12.1.4.1.1
Multiplique os expoentes em ((dgdx)14)4.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 12.1.4.1.1.1
Aplique a regra da multiplicação de potências e multiplique os expoentes, (am)n=amn.
(dgdx)144+u=0
Etapa 12.1.4.1.1.2
Cancele o fator comum de 4.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 12.1.4.1.1.2.1
Cancele o fator comum.
(dgdx)144+u=0
Etapa 12.1.4.1.1.2.2
Reescreva a expressão.
(dgdx)1+u=0
(dgdx)1+u=0
(dgdx)1+u=0
Etapa 12.1.4.1.2
Simplifique.
dgdx+u=0
dgdx+u=0
Etapa 12.1.4.2
Subtraia dgdx dos dois lados da equação.
u=-dgdx
u=-dgdx
Etapa 12.1.5
Substitua dgdx por u.
x14=-dgdx
Etapa 12.1.6
Subtraia x14 dos dois lados da equação.
dgdx=-x14
dgdx=-x14
dgdx=-x14
Etapa 13
Encontre a antiderivada de -x14 para encontrar g(x).
Toque para ver mais passagens...
Etapa 13.1
Integre ambos os lados de dgdx=-x14.
dgdxdx=-x14dx
Etapa 13.2
Avalie dgdxdx.
g(x)=-x14dx
Etapa 13.3
Como -1 é constante com relação a x, mova -1 para fora da integral.
g(x)=-x14dx
Etapa 13.4
De acordo com a regra da multiplicação de potências, a integral de x14 com relação a x é 45x54.
g(x)=-(45x54+C)
Etapa 13.5
Reescreva -(45x54+C) como -45x54+C.
g(x)=-45x54+C
g(x)=-45x54+C
Etapa 14
Substitua por g(x) em f(x,y)=4x14y+g(x).
f(x,y)=4x14y-45x54+C
Etapa 15
Simplifique f(x,y)=4x14y-45x54+C.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 15.1
Simplifique cada termo.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 15.1.1
Combine x54 e 45.
f(x,y)=4x14y-x5445+C
Etapa 15.1.2
Mova 4 para a esquerda de x54.
f(x,y)=4x14y-4x545+C
f(x,y)=4x14y-4x545+C
Etapa 15.2
Reordene os fatores em f(x,y)=4x14y-4x545+C.
f(x,y)=4yx14-4x545+C
f(x,y)=4yx14-4x545+C
 [x2  12  π  xdx ]