Analysis Beispiele

$\frac{d y}{d x} = 9 x^{2} y$

Schritt 1

Separiere die Variablen.

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Schritt 1.1

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

$\frac{1}{y} \frac{d y}{d x} = \frac{1}{y} (9 x^{2} y)$

Schritt 1.2

Vereinfache.

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Schritt 1.2.1

Schreibe neu unter Anwendung des Kommutativgesetzes der Multiplikation.

$\frac{1}{y} \frac{d y}{d x} = 9 \frac{1}{y} (x^{2} y)$

Schritt 1.2.2

Kombiniere $9$ und $\frac{1}{y}$ .

$\frac{1}{y} \frac{d y}{d x} = \frac{9}{y} (x^{2} y)$

Schritt 1.2.3

Kürze den gemeinsamen Faktor von $y$ .

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Schritt 1.2.3.1

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

$\frac{1}{y} \frac{d y}{d x} = \frac{9}{y} (y x^{2})$

Schritt 1.2.3.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{1}{y} \frac{d y}{d x} = \frac{9}{y} (y x^{2})$

Schritt 1.2.3.3

Forme den Ausdruck um.

$\frac{1}{y} \frac{d y}{d x} = 9 x^{2}$

Schritt 1.3

Schreibe die Gleichung um.

$\frac{1}{y} d y = 9 x^{2} d x$

Schritt 2

Integriere beide Seiten.

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Schritt 2.1

Integriere auf beiden Seiten.

$\int \frac{1}{y} d y = \int 9 x^{2} d x$

Schritt 2.2

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

$\ln (| y |) + C_{1} = \int 9 x^{2} d x$

Schritt 2.3

Integriere die rechte Seite.

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Schritt 2.3.1

Da $9$ konstant bezüglich $x$ ist, ziehe $9$ aus dem Integral.

$\ln (| y |) + C_{1} = 9 \int x^{2} d x$

Schritt 2.3.2

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

$\ln (| y |) + C_{1} = 9 (\frac{1}{3} x^{3} + C_{2})$

Schritt 2.3.3

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 2.3.3.1

Schreibe $9 (\frac{1}{3} x^{3} + C_{2})$ als $9 (\frac{1}{3}) x^{3} + C_{2}$ um.

$\ln (| y |) + C_{1} = 9 (\frac{1}{3}) x^{3} + C_{2}$

Schritt 2.3.3.2

Vereinfache.

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Schritt 2.3.3.2.1

Kombiniere $9$ und $\frac{1}{3}$ .

$\ln (| y |) + C_{1} = \frac{9}{3} x^{3} + C_{2}$

Schritt 2.3.3.2.2

Kürze den gemeinsamen Teiler von $9$ und $3$ .

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Schritt 2.3.3.2.2.1

Faktorisiere $3$ aus $9$ heraus.

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

Schritt 2.3.3.2.2.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

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Schritt 2.3.3.2.2.2.1

Faktorisiere $3$ aus $3$ heraus.

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

Schritt 2.3.3.2.2.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

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

Schritt 2.3.3.2.2.2.3

Forme den Ausdruck um.

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

Schritt 2.3.3.2.2.2.4

Dividiere $3$ durch $1$ .

$\ln (| y |) + C_{1} = 3 x^{3} + C_{2}$

Schritt 2.4

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

$\ln (| y |) = 3 x^{3} + C$

Schritt 3

Löse nach $y$ auf.

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Schritt 3.1

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

$e^{\ln (| y |)} = e^{3 x^{3} + C}$

Schritt 3.2

Schreibe $\ln (| y |) = 3 x^{3} + C$ 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 $b^{y} = x$ .

$e^{3 x^{3} + C} = | y |$

Schritt 3.3

Löse nach $y$ auf.

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Schritt 3.3.1

Schreibe die Gleichung als $| y | = e^{3 x^{3} + C}$ um.

$| y | = e^{3 x^{3} + C}$

Schritt 3.3.2

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

$y = \pm e^{3 x^{3} + C}$

Schritt 4

Gruppiere die konstanten Terme.

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Schritt 4.1

Schreibe $e^{3 x^{3} + C}$ als $e^{3 x^{3}} e^{C}$ um.

$y = \pm e^{3 x^{3}} e^{C}$

Schritt 4.2

Stelle $e^{3 x^{3}}$ und $e^{C}$ um.

$y = \pm e^{C} e^{3 x^{3}}$

Schritt 4.3

Kombiniere Konstanten mit Plus oder Minus.

$y = C e^{3 x^{3}}$