Analysis Beispiele

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

Schritt 1

Separiere die Variablen.

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Schritt 1.1

Faktorisiere $x$ aus $x y + x$ heraus.

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Schritt 1.1.1

Faktorisiere $x$ aus $x y$ heraus.

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

Schritt 1.1.2

Potenziere $x$ mit $1$ .

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

Schritt 1.1.3

Faktorisiere $x$ aus $x^{1}$ heraus.

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

Schritt 1.1.4

Faktorisiere $x$ aus $x (y) + x \cdot 1$ heraus.

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

Schritt 1.2

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

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

Schritt 1.3

Kürze den gemeinsamen Faktor von $y + 1$ .

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Schritt 1.3.1

Faktorisiere $y + 1$ aus $x (y + 1)$ heraus.

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

Schritt 1.3.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

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

Schritt 1.3.3

Forme den Ausdruck um.

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

Schritt 1.4

Schreibe die Gleichung um.

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

Schritt 2

Integriere beide Seiten.

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Schritt 2.1

Integriere auf beiden Seiten.

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

Schritt 2.2

Integriere die linke Seite.

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Schritt 2.2.1

Sei $u = y + 1$ . Dann ist $d u = d y$ . Forme um unter Vewendung von $u$ und $d$ $u$ .

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Schritt 2.2.1.1

Es sei $u = y + 1$ . Ermittle $\frac{d u}{d y}$ .

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Schritt 2.2.1.1.1

Differenziere $y + 1$ .

$\frac{d}{d y} [y + 1]$

Schritt 2.2.1.1.2

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $y + 1$ nach $y$ $\frac{d}{d y} [y] + \frac{d}{d y} [1]$ .

$\frac{d}{d y} [y] + \frac{d}{d y} [1]$

Schritt 2.2.1.1.3

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d y} [y^{n}]$ gleich $n y^{n - 1}$ ist mit $n = 1$ .

$1 + \frac{d}{d y} [1]$

Schritt 2.2.1.1.4

Da $1$ konstant bezüglich $y$ ist, ist die Ableitung von $1$ bezüglich $y$ gleich $0$ .

$1 + 0$

Schritt 2.2.1.1.5

Addiere $1$ und $0$ .

$1$

Schritt 2.2.1.2

Schreibe die Aufgabe mithlfe von $u$ und $d u$ neu.

$\int \frac{1}{u} d u = \int x d x$

Schritt 2.2.2

Das Integral von $\frac{1}{u}$ nach $u$ ist $\ln (| u |)$ .

$\ln (| u |) + C_{1} = \int x d x$

Schritt 2.2.3

Ersetze alle $u$ durch $y + 1$ .

$\ln (| y + 1 |) + C_{1} = \int x d x$

Schritt 2.3

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

$\ln (| y + 1 |) + C_{1} = \frac{1}{2} x^{2} + C_{2}$

Schritt 2.4

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

$\ln (| y + 1 |) = \frac{1}{2} x^{2} + C$

Schritt 3

Löse nach $y$ auf.

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Schritt 3.1

Um nach $y$ aufzulösen, schreibe die Gleichung mithilfe der Logarithmengesetze um.

$e^{\ln (| y + 1 |)} = e^{\frac{1}{2} x^{2} + C}$

Schritt 3.2

Schreibe $\ln (| y + 1 |) = \frac{1}{2} x^{2} + C$ in eine Exponentialform indem du die Definition des Logarithmus verwendest. Wenn $x$ und $b$ positive reelle Zahlen sind und $b \neq 1$ ist, dann ist $\log_{b} (x) = y$ gleich $b^{y} = x$ .

$e^{\frac{1}{2} x^{2} + C} = | y + 1 |$

Schritt 3.3

Löse nach $y$ auf.

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Schritt 3.3.1

Schreibe die Gleichung als $| y + 1 | = e^{\frac{1}{2} x^{2} + C}$ um.

$| y + 1 | = e^{\frac{1}{2} x^{2} + C}$

Schritt 3.3.2

Kombiniere $\frac{1}{2}$ und $x^{2}$ .

$| y + 1 | = e^{\frac{x^{2}}{2} + C}$

Schritt 3.3.3

Entferne den Term mit dem absoluten Wert. Dies erzeugt ein $\pm$ auf der rechten Seite der Gleichung, da $| x | = \pm x$ .

$y + 1 = \pm e^{\frac{x^{2}}{2} + C}$

Schritt 3.3.4

Subtrahiere $1$ von beiden Seiten der Gleichung.

$y = \pm e^{\frac{x^{2}}{2} + C} - 1$

Schritt 4

Gruppiere die konstanten Terme.

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Schritt 4.1

Schreibe $e^{\frac{x^{2}}{2} + C}$ als $e^{\frac{x^{2}}{2}} e^{C}$ um.

$y = \pm e^{\frac{x^{2}}{2}} e^{C} - 1$

Schritt 4.2

Stelle $e^{\frac{x^{2}}{2}}$ und $e^{C}$ um.

$y = \pm e^{C} e^{\frac{x^{2}}{2}} - 1$

Schritt 4.3

Kombiniere Konstanten mit Plus oder Minus.

$y = C e^{\frac{x^{2}}{2}} - 1$