Cálculo Exemplos

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

Etapa 1

Subtraia $y$ dos dois lados da equação.

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

Etapa 2

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

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Etapa 2.1

Determine a integração.

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

Etapa 2.2

Aplique a regra da constante.

$e^{- x + C}$

Etapa 2.3

Remova a constante de integração.

$e^{- x}$

Etapa 3

Multiplique cada termo pelo fator de integração $e^{- x}$ .

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Etapa 3.1

Multiplique cada termo por $e^{- x}$ .

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

Etapa 3.2

Reescreva usando a propriedade comutativa da multiplicação.

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

Etapa 3.3

Simplifique cada termo.

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Etapa 3.3.1

Mova $- 1$ para a esquerda de $e^{- x}$ .

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

Etapa 3.3.2

Reescreva $- 1 e^{- x}$ como $- e^{- x}$ .

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

Etapa 3.4

Reordene os fatores em $e^{- x} \frac{d y}{d x} - e^{- x} y = e^{- x} x^{2} - e^{- x}$ .

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

Etapa 4

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

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

Etapa 5

Determine uma integral de cada lado.

$\int \frac{d}{d x} [e^{- x} y] d x = \int x^{2} e^{- x} - e^{- x} d x$

Etapa 6

Integre o lado esquerdo.

$e^{- x} y = \int x^{2} e^{- x} - e^{- x} d x$

Etapa 7

Integre o lado direito.

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Etapa 7.1

Divida a integral única em várias integrais.

$e^{- x} y = \int x^{2} e^{- x} d x + \int - e^{- x} d x$

Etapa 7.2

Integre por partes usando a fórmula $\int u d v = u v - \int v d u$ , em que $u = x^{2}$ e $d v = e^{- x}$ .

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

Etapa 7.3

Multiplique $2$ por $- 1$ .

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

Etapa 7.4

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

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

Etapa 7.5

Multiplique $- 2$ por $- 1$ .

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

Etapa 7.6

Integre por partes usando a fórmula $\int u d v = u v - \int v d u$ , em que $u = x$ e $d v = e^{- x}$ .

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

Etapa 7.7

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

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

Etapa 7.8

Simplifique.

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Etapa 7.8.1

Multiplique $- 1$ por $- 1$ .

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

Etapa 7.8.2

Multiplique $\int e^{- x} d x$ por $1$ .

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

Etapa 7.9

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

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Etapa 7.9.1

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

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Etapa 7.9.1.1

Diferencie $- x$ .

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

Etapa 7.9.1.2

Como $- 1$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- x$ em relação a $x$ é $- \frac{d}{d x} [x]$ .

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

Etapa 7.9.1.3

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

$- 1 \cdot 1$

Etapa 7.9.1.4

Multiplique $- 1$ por $1$ .

$- 1$

Etapa 7.9.2

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

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

Etapa 7.10

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

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

Etapa 7.11

A integral de $e^{u_{1}}$ com relação a $u_{1}$ é $e^{u_{1}}$ .

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

Etapa 7.12

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

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

Etapa 7.13

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

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Etapa 7.13.1

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

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Etapa 7.13.1.1

Diferencie $- x$ .

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

Etapa 7.13.1.2

Como $- 1$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- x$ em relação a $x$ é $- \frac{d}{d x} [x]$ .

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

Etapa 7.13.1.3

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

$- 1 \cdot 1$

Etapa 7.13.1.4

Multiplique $- 1$ por $1$ .

$- 1$

Etapa 7.13.2

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

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

Etapa 7.14

Como $- 1$ é constante com relação a $u_{2}$ , mova $- 1$ para fora da integral.

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

Etapa 7.15

Simplifique.

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Etapa 7.15.1

Multiplique $- 1$ por $- 1$ .

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

Etapa 7.15.2

Multiplique $\int e^{u_{2}} d u_{2}$ por $1$ .

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

Etapa 7.16

A integral de $e^{u_{2}}$ com relação a $u_{2}$ é $e^{u_{2}}$ .

$e^{- x} y = x^{2} (- e^{- x}) + 2 (x (- e^{- x}) - (e^{u_{1}} + C)) + e^{u_{2}} + C$

Etapa 7.17

Simplifique.

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Etapa 7.17.1

Simplifique.

$e^{- x} y = - x^{2} e^{- x} - 2 x e^{- x} - 2 e^{u_{1}} + e^{u_{2}} + C$

Etapa 7.17.2

Some $- 2 e^{u_{1}}$ e $e^{u_{2}}$ .

$e^{- x} y = - x^{2} e^{- x} - 2 x e^{- x} - e^{u_{1}} + C$

Etapa 7.18

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

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

Etapa 8

Divida cada termo em $e^{- x} y = - x^{2} e^{- x} - 2 x e^{- x} - e^{- x} + C$ por $e^{- x}$ e simplifique.

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Etapa 8.1

Divida cada termo em $e^{- x} y = - x^{2} e^{- x} - 2 x e^{- x} - e^{- x} + C$ por $e^{- x}$ .

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

Etapa 8.2

Simplifique o lado esquerdo.

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Etapa 8.2.1

Cancele o fator comum de $e^{- x}$ .

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Etapa 8.2.1.1

Cancele o fator comum.

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

Etapa 8.2.1.2

Divida $y$ por $1$ .

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

Etapa 8.3

Simplifique o lado direito.

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Etapa 8.3.1

Simplifique cada termo.

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Etapa 8.3.1.1

Cancele o fator comum de $e^{- x}$ .

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Etapa 8.3.1.1.1

Cancele o fator comum.

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

Etapa 8.3.1.1.2

Divida $- x^{2}$ por $1$ .

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

Etapa 8.3.1.2

Cancele o fator comum de $e^{- x}$ .

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Etapa 8.3.1.2.1

Cancele o fator comum.

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

Etapa 8.3.1.2.2

Divida $- 2 x$ por $1$ .

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

Etapa 8.3.1.3

Cancele o fator comum de $e^{- x}$ .

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Etapa 8.3.1.3.1

Cancele o fator comum.

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

Etapa 8.3.1.3.2

Divida $- 1$ por $1$ .

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