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

Solução passo a passo

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Resposta final para o problema

$y=\frac{\frac{1}{2}x^2+C_0}{x^3}$
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Solução explicada passo a passo

Especifica o método de resolução

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Aplicamos a regra: $a\frac{b}{c}$$=\frac{ba}{c}$, onde $a=y$, $b=3$ e $c=x$

$\frac{dy}{dx}+\frac{3y}{x}=\frac{1}{x^2}$
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Podemos perceber que a equação diferencial tem a forma: $\frac{dy}{dx} + P(x)\cdot y(x) = Q(x)$, então podemos classificá-la em uma equação diferencial linear de primeira ordem, onde $P(x)=\frac{3}{x}$ e $Q(x)=\frac{1}{x^2}$. Para resolver esta equação diferencial, o primeiro passo é encontrar o fator integrante $\mu(x)$

$\displaystyle\mu\left(x\right)=e^{\int P(x)dx}$
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Para encontrar $\mu(x)$, primeiro precisamos calcular $\int P(x)dx$

$\int P(x)dx=\int\frac{3}{x}dx=3\ln\left(x\right)$
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Portanto, o fator integrador $\mu(x)$ é

$\mu(x)=x^3$
5

Agora, multiplicamos todos os termos da equação diferencial pelo fator integrante $\mu(x)$ e verificamos se podemos simplificar

$\frac{dy}{dx}x^3+3yx^{2}=x$
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Podemos reconhecer que o lado esquerdo da equação diferencial consiste na derivada do produto de $\mu(x)\cdot y(x)$

$\frac{d}{dx}\left(x^3y\right)=x$
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Integre ambos os lados da equação diferencial em relação a $dx$

$\int\frac{d}{dx}\left(x^3y\right)dx=\int xdx$
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Simplifique o lado esquerdo da equação diferencial

$x^3y=\int xdx$
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Resolva a integral $\int xdx$ e substitua o resultado na equação diferencial

$x^3y=\frac{1}{2}x^2+C_0$
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Encontre a solução explícita para a equação diferencial. Precisamos limpar a variável $y$

$y=\frac{\frac{1}{2}x^2+C_0}{x^3}$

Resposta final para o problema

$y=\frac{\frac{1}{2}x^2+C_0}{x^3}$

Explore diferentes maneiras de resolver este problema

Resolver um exercício matemático utilizando diferentes métodos é importante porque melhora a compreensão, incentiva o pensamento crítico, permite múltiplas soluções e desenvolve diferentes estratégias de resolução de problemas. ler mais

Equação Diferencial LinearEquação Diferencial ExataEquação Diferencial SeparávelEquação Diferencial Homogênea

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Gráfico de funções

Gráfico de: $\frac{dy}{dx}+\frac{3}{x}y+\frac{-1}{x^2}$

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Conceito Principal: Equações Diferenciais

Uma equação diferencial é uma equação matemática que relaciona uma função com suas derivadas.

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