Section outline

    • (iii) \( d\left(\frac{x}{y}\right) = \frac{ydx - xdy}{y^2} \) 
      (iv) \( d\left(\frac{y}{x}\right) = \frac{xdy - ydx}{x^2} \) 
      (v) \( d\left(\frac{x^2}{y}\right) = \frac{2xydx - x^2dy}{y^2} \) 
      (vi) \( d\left(\frac{y^2}{x}\right) = \frac{2xydy - y^2dx}{x^2} \) 
      (vii) \( d\left(\frac{x^2}{y^2}\right) = \frac{2xy^2dx - 2x^2ydy}{y^4} \) 
      (viii) \( d\left(\frac{y^2}{x^2}\right) = \frac{2x^2ydy - 2xy^2dx}{x^4} \) 
      (ix) \( d\left(\tan^{-1}\frac{x}{y}\right) = \frac{ydx - xdy}{x^2 + y^2} \) 
      (x) \( d\left(\tan^{-1}\frac{y}{x}\right) = \frac{xdy - ydx}{x^2 + y^2} \) 
      (xi) \( d[\ln(xy)] = \frac{xdy + ydx}{xy} \) 
      (xii) \( d\left(\ln\left(\frac{x}{y}\right)\right) = \frac{ydx - xdy}{xy} \) 
      (xiii) \( d\left[\frac{1}{2}\ln(x^2 + y^2)\right] = \frac{xdx + ydy}{x^2 + y^2} \) 
      (xiv) \( d\left[\ln\left(\frac{y}{x}\right)\right] = \frac{xdy - ydx}{xy} \) 
      (xv) \( d\left(-\frac{1}{xy}\right) = \frac{xdy + ydx}{x^2y^2} \) 
      (xvi) \( d\left(\frac{e^x}{y}\right) = \frac{ye^x dx - e^x dy}{y^2} \) 
      (xvii) \( d\left(\frac{e^y}{x}\right) = \frac{xe^y dy - e^y dx}{x^2} \) 
      (xviii) \( d(x^m y^n) = x^{m-1} y^{n-1}(my dx + nx dy) \) 
      (xix) \( d\left(\sqrt{x^2 + y^2}\right) = \frac{xdx + ydy}{\sqrt{x^2 + y^2}} \) 
      (xx) \( d\left(\frac{1}{2}\log\frac{x+y}{x-y}\right) = \frac{xdy - ydx}{x^2 - y^2} \) 
      (xxi) \( \frac{d[f(x,y)]^{1-n}}{1-n} = \frac{f'(x,y)}{(f(x,y))^n} \) 


      - Exemple : 
      La solution générale de l'équation différentielle \((x + y)dx + xdy = 0\) est  
      (a) \( x^2 + y^2 = c \)  
      (b) \( 2x^2 - y^2 = c \)  
      (c) \( x^2 + 2xy = c \)  
      (d) \( y^2 + 2xy = c \)  

      - Solution :
      Nous avons \( xdx + (ydx + xdy) = 0 \Rightarrow xdx + d(xy) = 0 \)  
      En intégrant, \(\frac{x^2}{2} + xy = \frac{c}{2}\)  
      \( x^2 + 2xy = c \)  


      - Exemple :
      La solution de \( y(2xy + e^x)dx = e^xdy \) est  
      (a) \( yx^2 + e^x = cy \)  
      (b) \( xy^2 + e^x = cx \)  
      (c) \( xy^2 + e^x = c \)  
      (d) Aucune de ces réponses  

      - Solution :
      En réécrivant l'équation donnée,  
      \( 2xy^2dx + ye^xdx = e^xdy \Rightarrow 2xdx + \frac{ye^xdx - e^xdy}{y^2} = 0 \Rightarrow d(x^2) + d\left(\frac{e^x}{y}\right) = 0 \)  
      En intégrant, \( x^2 + \frac{e^x}{y} = c \)  
      \( yx^2 + e^x = cy \)  


      - Exemple : 
      La solution de \((x^2 - 4xy - 2y^2)dx + (y^2 - 4xy - 2x^2)dy = 0\) est  
      (a) \( x^3 + y^3 - 6xy(x + y) = c \)  
      (b) \( x^3 + y^3 + 6xy(x - y) = c \)  
      (c) \( x^3 + y^3 + 6xy(x + y) = c \)  
      (d) \( x^3 + y^3 - 6xy(x - y) = c \)  

      - Solution :
      En comparant l'équation donnée avec \( Mdx + Ndy = 0 \),

      Nous obtenons, \( M = x^2 - 4xy - 2y^2 \), \( N = y^2 - 4xy - 2x^2 \)

      \[
      \frac{\partial M}{\partial y} = -4x - 4y
      \]

      \[
      \frac{\partial N}{\partial x} = -4y - 4x
      \]

      \[
      \therefore \frac{\partial M}{\partial y} = \frac{\partial N}{\partial x}
      \]

      Ainsi, l'équation différentielle donnée est exacte.

      En intégrant \( M \) par rapport à \( x \), en traitant \( y \) comme une constante,

      \[
      \int Mdx = \int (x^2 - 4xy - 2y^2)dx = \frac{x^3}{3} - 2x^2y - 2y^2x
      \]

      En intégrant \( N \) par rapport à \( y \), en traitant \( x \) comme une constante,

      \[
      \int Ndy = \int (y^2 - 4xy - 2x^2)dy = \frac{y^3}{3} - 2xy^2 - 2x^2y = \frac{y^3}{3}; \text{(en omettant} - 2xy^2 - 2x^2y \text{ qui apparaissent déjà dans } \int Mdx)
      \]

      La solution de l'équation donnée est

      \[
      \frac{x^3}{3} - 2x^2y - 2xy^2 + \frac{y^3}{3} = \lambda \Rightarrow x^3 + y^3 - 6xy(x+y) = 3\lambda
      \]

      \[
      \therefore x^3 + y^3 - 6xy(x+y) = c \quad (\exists \lambda = c)
      \]