Analysis Beispiele

Löse die Differntialgleichung. (x^3y+8y)dx+(y+1)dy=0
Schritt 1
Ermittle , wenn .
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Schritt 1.1
Differenziere nach .
Schritt 1.2
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 1.3
Berechne .
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Schritt 1.3.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 1.3.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 1.3.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.4
Berechne .
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Schritt 1.4.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 1.4.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 1.4.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 2
Ermittle , wenn .
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Schritt 2.1
Differenziere nach .
Schritt 2.2
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 2.3
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 2.4
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 2.5
Addiere und .
Schritt 3
Prüfe, ob .
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Schritt 3.1
Setze für und für ein.
Schritt 3.2
Da die linke Seite nicht gleich der rechten Seite ist, ist die Gleichung nicht identisch.
ist keine Identitätsgleichung.
ist keine Identitätsgleichung.
Schritt 4
Bestimme den Integrationsfaktor .
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Schritt 4.1
Ersetze durch .
Schritt 4.2
Ersetze durch .
Schritt 4.3
Ersetze durch .
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Schritt 4.3.1
Ersetze durch .
Schritt 4.3.2
Vereinfache den Zähler.
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Schritt 4.3.2.1
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 4.3.2.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.3.2.3
Subtrahiere von .
Schritt 4.3.2.4
Schreibe in eine faktorisierte Form um.
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Schritt 4.3.2.4.1
Schreibe als um.
Schritt 4.3.2.4.2
Schreibe als um.
Schritt 4.3.2.4.3
Da beide Terme perfekte Terme zur dritten Potenz sind, faktorisiere mithilfe der Formel für die Differenz kubischer Terme, , mit und .
Schritt 4.3.2.4.4
Vereinfache.
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Schritt 4.3.2.4.4.1
Wende die Produktregel auf an.
Schritt 4.3.2.4.4.2
Potenziere mit .
Schritt 4.3.2.4.4.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.3.2.4.4.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.3.2.4.4.5
Potenziere mit .
Schritt 4.3.3
Vereinfache den Nenner.
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Schritt 4.3.3.1
Faktorisiere aus heraus.
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Schritt 4.3.3.1.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 4.3.3.1.2
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 4.3.3.1.3
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 4.3.3.2
Schreibe als um.
Schritt 4.3.3.3
Da beide Terme perfekte Terme zur dritten Potenz sind, faktorisiere mithilfe der Formel für die Summe kubischer Terme, , wobei und .
Schritt 4.3.3.4
Vereinfache.
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Schritt 4.3.3.4.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.3.3.4.2
Potenziere mit .
Schritt 4.3.4
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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Schritt 4.3.4.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 4.3.4.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 4.3.5
Kürze den gemeinsamen Teiler von und .
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Schritt 4.3.5.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 4.3.5.2
Schreibe als um.
Schritt 4.3.5.3
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 4.3.5.4
Schreibe als um.
Schritt 4.3.5.5
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 4.3.5.6
Forme den Ausdruck um.
Schritt 4.3.6
Ersetze durch .
Schritt 4.4
Bestimme den Integrationsfaktor .
Schritt 5
Berechne das Integral .
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Schritt 5.1
Da konstant bezüglich ist, ziehe aus dem Integral.
Schritt 5.2
Das Integral von nach ist .
Schritt 5.3
Vereinfache.
Schritt 5.4
Vereinfache jeden Term.
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Schritt 5.4.1
Vereinfache , indem du in den Logarithmus ziehst.
Schritt 5.4.2
Exponentialfunktion und Logarithmusfunktion sind zueinander inverse Funktionen.
Schritt 5.4.3
Schreibe den Ausdruck um mithilfe der Regel des negativen Exponenten .
Schritt 6
Multipliziere beide Seiten von mit dem Integrationsfaktor .
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Schritt 6.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 6.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 6.3
Vereinfache den Zähler.
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Schritt 6.3.1
Faktorisiere aus heraus.
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Schritt 6.3.1.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 6.3.1.2
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 6.3.1.3
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 6.3.2
Schreibe als um.
Schritt 6.3.3
Da beide Terme perfekte Terme zur dritten Potenz sind, faktorisiere mithilfe der Formel für die Summe kubischer Terme, , wobei und .
Schritt 6.3.4
Vereinfache.
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Schritt 6.3.4.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 6.3.4.2
Potenziere mit .
Schritt 6.4
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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Schritt 6.4.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 6.4.2
Dividiere durch .
Schritt 6.5
Multipliziere aus durch Multiplizieren jedes Terms des ersten Ausdrucks mit jedem Term des zweiten Ausdrucks.
Schritt 6.6
Vereinfache jeden Term.
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Schritt 6.6.1
Multipliziere mit durch Addieren der Exponenten.
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Schritt 6.6.1.1
Mutltipliziere mit .
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Schritt 6.6.1.1.1
Potenziere mit .
Schritt 6.6.1.1.2
Wende die Exponentenregel an, um die Exponenten zu kombinieren.
Schritt 6.6.1.2
Addiere und .
Schritt 6.6.2
Schreibe neu unter Anwendung des Kommutativgesetzes der Multiplikation.
Schritt 6.6.3
Multipliziere mit durch Addieren der Exponenten.
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Schritt 6.6.3.1
Bewege .
Schritt 6.6.3.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 6.6.4
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 6.6.5
Mutltipliziere mit .
Schritt 6.6.6
Mutltipliziere mit .
Schritt 6.7
Vereine die Terme mit entgegengesetztem Vorzeichen in .
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Schritt 6.7.1
Addiere und .
Schritt 6.7.2
Addiere und .
Schritt 6.7.3
Subtrahiere von .
Schritt 6.7.4
Addiere und .
Schritt 6.8
Mutltipliziere mit .
Schritt 6.9
Mutltipliziere mit .
Schritt 7
Setze gleich dem Integral von .
Schritt 8
Integriere , um zu finden.
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Schritt 8.1
Zerlege das einzelne Integral in mehrere Integrale.
Schritt 8.2
Gemäß der Potenzregel ist das Integral von nach gleich .
Schritt 8.3
Wende die Konstantenregel an.
Schritt 8.4
Vereinfache.
Schritt 9
Da das Integral von eine Integrationskonstante enthalten wird, können wir durch ersetzen.
Schritt 10
Setze .
Schritt 11
Ermittle .
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Schritt 11.1
Differenziere nach .
Schritt 11.2
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 11.3
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 11.4
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 11.5
Differenziere unter Anwendung der Funktionsregel, die besagt, dass die Ableitung von ist.
Schritt 11.6
Vereine die Terme
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Schritt 11.6.1
Addiere und .
Schritt 11.6.2
Addiere und .
Schritt 12
Bestimme die Stammfunktion von , um zu finden.
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Schritt 12.1
Integriere beide Seiten von .
Schritt 12.2
Berechne .
Schritt 12.3
Zerlege den Bruch in mehrere Brüche.
Schritt 12.4
Zerlege das einzelne Integral in mehrere Integrale.
Schritt 12.5
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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Schritt 12.5.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 12.5.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 12.6
Wende die Konstantenregel an.
Schritt 12.7
Das Integral von nach ist .
Schritt 12.8
Vereinfache.
Schritt 13
Setze in ein.
Schritt 14
Kombiniere und .