$\frac{dy}{dx}=y\left(1-y\right)$

Solução passo a passo

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Resposta final para o problema

$y=\frac{e^x}{C_1+e^x}$
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Solução explicada passo a passo

Como devo resolver esse problema?

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  • Equação Diferencial Exata
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Agrupe os termos da equação diferencial. Mova os termos da variável $y$ para o lado esquerdo e os termos da variável $x$ para o lado direito da igualdade

$\frac{1}{y\left(1-y\right)}dy=dx$
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Aplicamos a regra: $b\cdot dy=dx$$\to \int bdy=\int1dx$, onde $b=\frac{1}{y\left(1-y\right)}$

$\int\frac{1}{y\left(1-y\right)}dy=\int1dx$

Use o método de decomposição de frações parciais para decompor a fração $\frac{1}{y\left(1-y\right)}$ em $2$ frações mais simples

$\frac{1}{y}+\frac{1}{1-y}$

Expanda a integral $\int\left(\frac{1}{y}+\frac{1}{1-y}\right)dy$ em $2$ integrais usando a regra da integral de uma soma de funções e, em seguida, resolva cada integral separadamente

$\int\frac{1}{y}dy+\int\frac{1}{1-y}dy$

Aplicamos a regra: $\int\frac{n}{x}dx$$=n\ln\left(x\right)+C$, onde $x=y$ e $n=1$

$\ln\left|y\right|+\int\frac{1}{1-y}dy$

Aplicamos a regra: $\int\frac{n}{ax+b}dx$$=\frac{n}{a}\ln\left(ax+b\right)+C$, onde $a=-1$, $b=1$, $x=y$ e $n=1$

$\ln\left|y\right|+\frac{1}{-1}\ln\left|-y+1\right|$

Aplicamos a regra: $\frac{a}{b}$$=\frac{a}{b}$, onde $a=1$, $b=-1$ e $a/b=\frac{1}{-1}$

$\ln\left|y\right|-\ln\left|-y+1\right|$
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Resolva a integral $\int\frac{1}{y\left(1-y\right)}dy$ e substitua o resultado na equação diferencial

$\ln\left|y\right|-\ln\left|-y+1\right|=\int1dx$

Aplicamos a regra: $\int cdx$$=cvar+C$, onde $c=1$

$x$

Como a integral que estamos resolvendo é uma integral indefinida, quando terminarmos de integrar devemos somar a constante de integração $C$

$x+C_0$
4

Resolva a integral $\int1dx$ e substitua o resultado na equação diferencial

$\ln\left|y\right|-\ln\left|-y+1\right|=x+C_0$

Aplicamos a regra: $\ln\left(a\right)-\ln\left(b\right)$$=\ln\left(\frac{a}{b}\right)$, onde $a=y$ e $b=-y+1$

$\ln\left(\frac{y}{-y+1}\right)=x+C_0$

Aplicamos a regra: $\ln\left(a\right)=b$$\to e^{\ln\left(a\right)}=e^b$, onde $a=\frac{y}{-y+1}$ e $b=x+C_0$

$e^{\ln\left(\frac{y}{-y+1}\right)}=e^{\left(x+C_0\right)}$

Aplicamos a regra: $e^{\ln\left(x\right)}$$=x$, onde $x=\frac{y}{-y+1}$

$\frac{y}{-y+1}=e^{\left(x+C_0\right)}$

Aplicamos a regra: $e^{\left(x+c\right)}$$=cteinte^x$, onde $x+c=x+C_0$, $2.718281828459045=e$ e $c=C_0$

$\frac{y}{-y+1}=C_1e^x$

Aplicamos a regra: $\frac{a}{x}=b$$\to \frac{x}{a}=\frac{1}{b}$, onde $a=y$, $b=C_1e^x$ e $x=-y+1$

$\frac{-y+1}{y}=\frac{1}{C_1e^x}$

Aplicamos a regra: $\frac{n}{c}$$=cteint$, onde $n/c=\frac{1}{C_1e^x}$, $c=C_1$ e $n=1$

$\frac{-y+1}{y}=\frac{C_1}{e^x}$

Aplicamos a regra: $\frac{ac+b}{c}$$=a+\frac{b}{c}$, onde $a=-1$, $ac=-y$, $b=1$, $c=y$ e $ac+b=-y+1$

$-1+\frac{1}{y}=\frac{C_1}{e^x}$

Agrupe os termos da equação

$\frac{1}{y}=\frac{C_1}{e^x}+1$

Aplicamos a regra: $\frac{a}{x}=b$$\to \frac{x}{a}=\frac{1}{b}$, onde $a=1$, $b=\frac{C_1}{e^x}+1$ e $x=y$

$y=\frac{1}{\frac{C_1}{e^x}+1}$

Aplicamos a regra: $a+\frac{b}{c}$$=\frac{b+ac}{c}$, onde $a=1$, $b=C_1$, $c=e^x$, $a+b/c=\frac{C_1}{e^x}+1$ e $b/c=\frac{C_1}{e^x}$

$y=\frac{1}{\frac{C_1+e^x}{e^x}}$

Aplicamos a regra: $\frac{a}{\frac{b}{c}}$$=\frac{ac}{b}$, onde $a=1$, $b=C_1+e^x$, $c=e^x$, $a/b/c=\frac{1}{\frac{C_1+e^x}{e^x}}$ e $b/c=\frac{C_1+e^x}{e^x}$

$y=\frac{e^x}{C_1+e^x}$
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Encontre a solução explícita para a equação diferencial. Precisamos limpar a variável $y$

$y=\frac{e^x}{C_1+e^x}$

Resposta final para o problema

$y=\frac{e^x}{C_1+e^x}$

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

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Gráfico de funções

Gráfico de: $\frac{dy}{dx}-y\left(1-y\right)$

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