Analysis Beispiele

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

Schritt 1

Separiere die Variablen.

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Schritt 1.1

Addiere $x^{2} y^{2}$ zu beiden Seiten der Gleichung.

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

Schritt 1.2

Faktorisiere $x^{2}$ aus $x^{2} + x^{2} y^{2}$ heraus.

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Schritt 1.2.1

Multipliziere mit $1$ .

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

Schritt 1.2.2

Faktorisiere $x^{2}$ aus $x^{2} y^{2}$ heraus.

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

Schritt 1.2.3

Faktorisiere $x^{2}$ aus $x^{2} \cdot 1 + x^{2} (y^{2})$ heraus.

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

Schritt 1.3

Multipliziere beide Seiten mit $\frac{1}{1 + y^{2}}$ .

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

Schritt 1.4

Kürze den gemeinsamen Faktor von $1 + y^{2}$ .

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Schritt 1.4.1

Faktorisiere $1 + y^{2}$ aus $x^{2} (1 + y^{2})$ heraus.

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

Schritt 1.4.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

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

Schritt 1.4.3

Forme den Ausdruck um.

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

Schritt 1.5

Schreibe die Gleichung um.

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

Schritt 2

Integriere beide Seiten.

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Schritt 2.1

Integriere auf beiden Seiten.

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

Schritt 2.2

Integriere die linke Seite.

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Schritt 2.2.1

Schreibe $1$ als $1^{2}$ um.

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

Schritt 2.2.2

Das Integral von $\frac{1}{1^{2} + y^{2}}$ nach $y$ ist $\arctan (y) + C_{1}$ .

$\arctan (y) + C_{1} = \int x^{2} d x$

Schritt 2.3

Gemäß der Potenzregel ist das Integral von $x^{2}$ nach $x$ gleich $\frac{1}{3} x^{3}$ .

$\arctan (y) + C_{1} = \frac{1}{3} x^{3} + C_{2}$

Schritt 2.4

Fasse die Konstanten der Integration auf der rechten Seite als $K$ zusammen.

$\arctan (y) = \frac{1}{3} x^{3} + K$

Schritt 3

Löse nach $y$ auf.

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Schritt 3.1

Ziehe den inversen Arkustangens auf beiden Seiten der Gleichung, um $y$ aus dem Inneren des Arkustangens zu extrahieren.

$y = \tan (\frac{1}{3} x^{3} + K)$

Schritt 3.2

Vereinfache die rechte Seite.

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Schritt 3.2.1

Kombiniere $\frac{1}{3}$ und $x^{3}$ .

$y = \tan (\frac{x^{3}}{3} + K)$