Cálculo Exemplos

$x y' = x^{2} \sin (x) + y$

Etapa 1

Reescreva a equação diferencial.

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

Etapa 2

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

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Etapa 2.1

Subtraia $y$ dos dois lados da equação.

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

Etapa 2.2

Divida cada termo em $x \frac{d y}{d x} - y = x^{2} \sin (x)$ por $x$ .

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

Etapa 2.3

Cancele o fator comum de $x$ .

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Etapa 2.3.1

Cancele o fator comum.

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

Etapa 2.3.2

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

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

Etapa 2.4

Cancele o fator comum de $x^{2}$ e $x$ .

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Etapa 2.4.1

Fatore $x$ de $x^{2} \sin (x)$ .

$\frac{d y}{d x} + \frac{- y}{x} = \frac{x (x \sin (x))}{x}$

Etapa 2.4.2

Cancele os fatores comuns.

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Etapa 2.4.2.1

Eleve $x$ à potência de $1$ .

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

Etapa 2.4.2.2

Fatore $x$ de $x^{1}$ .

$\frac{d y}{d x} + \frac{- y}{x} = \frac{x (x \sin (x))}{x \cdot 1}$

Etapa 2.4.2.3

Cancele o fator comum.

$\frac{d y}{d x} + \frac{- y}{x} = \frac{x (x \sin (x))}{x \cdot 1}$

Etapa 2.4.2.4

Reescreva a expressão.

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

Etapa 2.4.2.5

Divida $x \sin (x)$ por $1$ .

$\frac{d y}{d x} + \frac{- y}{x} = x \sin (x)$

Etapa 2.5

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

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

Etapa 2.6

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

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

Etapa 3

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 3.1

Determine a integração.

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

Etapa 3.2

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

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Etapa 3.2.1

Divida a fração em diversas frações.

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

Etapa 3.2.2

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

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

Etapa 3.2.3

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

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

Etapa 3.2.4

Simplifique.

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

Etapa 3.3

Remova a constante de integração.

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

Etapa 3.4

Use a regra da multiplicação de potências logarítmica.

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

Etapa 3.5

Potenciação e logaritmo são funções inversas.

$x^{- 1}$

Etapa 3.6

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

$\frac{1}{x}$

Etapa 4

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

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Etapa 4.1

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

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

Etapa 4.2

Simplifique cada termo.

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Etapa 4.2.1

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

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

Etapa 4.2.2

Mova o número negativo para a frente da fração.

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

Etapa 4.2.3

Reescreva usando a propriedade comutativa da multiplicação.

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

Etapa 4.2.4

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

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

Etapa 4.2.5

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

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Etapa 4.2.5.1

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

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

Etapa 4.2.5.2

Eleve $x$ à potência de $1$ .

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

Etapa 4.2.5.3

Eleve $x$ à potência de $1$ .

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

Etapa 4.2.5.4

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

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

Etapa 4.2.5.5

Some $1$ e $1$ .

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

Etapa 4.3

Cancele o fator comum de $x$ .

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Etapa 4.3.1

Fatore $x$ de $x \sin (x)$ .

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

Etapa 4.3.2

Cancele o fator comum.

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

Etapa 4.3.3

Reescreva a expressão.

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

Etapa 5

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

$\frac{d}{d x} [\frac{1}{x} y] = \sin (x)$

Etapa 6

Determine uma integral de cada lado.

$\int \frac{d}{d x} [\frac{1}{x} y] d x = \int \sin (x) d x$

Etapa 7

Integre o lado esquerdo.

$\frac{1}{x} y = \int \sin (x) d x$

Etapa 8

A integral de $\sin (x)$ com relação a $x$ é $- \cos (x)$ .

$\frac{1}{x} y = - \cos (x) + C$

Etapa 9

Resolva $y$ .

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Etapa 9.1

Simplifique o lado esquerdo.

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Etapa 9.1.1

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

$\frac{y}{x} = - \cos (x) + C$

Etapa 9.2

Multiplique os dois lados por $x$ .

$\frac{y}{x} x = (- \cos (x) + C) x$

Etapa 9.3

Simplifique.

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Etapa 9.3.1

Simplifique o lado esquerdo.

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Etapa 9.3.1.1

Cancele o fator comum de $x$ .

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Etapa 9.3.1.1.1

Cancele o fator comum.

$\frac{y}{x} x = (- \cos (x) + C) x$

Etapa 9.3.1.1.2

Reescreva a expressão.

$y = (- \cos (x) + C) x$

Etapa 9.3.2

Simplifique o lado direito.

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Etapa 9.3.2.1

Simplifique $(- \cos (x) + C) x$ .

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Etapa 9.3.2.1.1

Aplique a propriedade distributiva.

$y = - \cos (x) x + C x$

Etapa 9.3.2.1.2

Simplifique a expressão.

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Etapa 9.3.2.1.2.1

Reordene os fatores em $- \cos (x) x + C x$ .

$y = - x \cos (x) + C x$

Etapa 9.3.2.1.2.2

Reordene $- x \cos (x)$ e $C x$ .

$y = C x - x \cos (x)$