Analysis Beispiele

$\frac{d u}{d t} = e^{2 u + 4 t}$

Schritt 1

Es sei $v = e^{2 u + 4 t}$ . Ersetze $v$ für alle $e^{2 u + 4 t}$ .

$\frac{d u}{d t} = v$

Schritt 2

Finde $\frac{d v}{d t}$ durch Differenzierung von $e^{2 u + 4 t}$ .

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Schritt 2.1

Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass $\frac{d}{d t} [f (g (t))]$ ist $f' (g (t)) g' (t)$ , mit $f (t) = e^{t}$ und $g (t) = 2 u + 4 t$ .

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Schritt 2.1.1

Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze $u_{1}$ durch $2 u + 4 t$ .

$\frac{d v}{d t} = \frac{d}{d u_{1}} [e^{u_{1}}] \frac{d}{d t} [2 u + 4 t]$

Schritt 2.1.2

Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass $\frac{d}{d u_{1}} [a^{u_{1}}]$ gleich $a^{u_{1}} \ln (a)$ ist, wobei $a$ = $e$ .

$\frac{d v}{d t} = e^{u_{1}} \frac{d}{d t} [2 u + 4 t]$

Schritt 2.1.3

Ersetze alle $u_{1}$ durch $2 u + 4 t$ .

$\frac{d v}{d t} = e^{2 u + 4 t} \frac{d}{d t} [2 u + 4 t]$

Schritt 2.2

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $2 u + 4 t$ nach $t$ $\frac{d}{d t} [2 u] + \frac{d}{d t} [4 t]$ .

$\frac{d v}{d t} = e^{2 u + 4 t} (\frac{d}{d t} [2 u] + \frac{d}{d t} [4 t])$

Schritt 2.3

Da $2$ konstant bezüglich $t$ ist, ist die Ableitung von $2 u$ nach $t$ gleich $2 \frac{d}{d t} [u]$ .

$\frac{d v}{d t} = e^{2 u + 4 t} (2 \frac{d}{d t} [u] + \frac{d}{d t} [4 t])$

Schritt 2.4

Schreibe $\frac{d}{d t} [u]$ als $u'$ um.

$\frac{d v}{d t} = e^{2 u + 4 t} (2 u' + \frac{d}{d t} [4 t])$

Schritt 2.5

Da $4$ konstant bezüglich $t$ ist, ist die Ableitung von $4 t$ nach $t$ gleich $4 \frac{d}{d t} [t]$ .

$\frac{d v}{d t} = e^{2 u + 4 t} (2 u' + 4 \frac{d}{d t} [t])$

Schritt 2.6

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

$\frac{d v}{d t} = e^{2 u + 4 t} (2 u' + 4 \cdot 1)$

Schritt 2.7

Mutltipliziere $4$ mit $1$ .

$\frac{d v}{d t} = e^{2 u + 4 t} (2 u' + 4)$

Schritt 3

Ersetze $e^{2 u + 4 t}$ durch $v$ .

$\frac{d v}{d t} = v (2 u' + 4)$

Schritt 4

Setze die Ableitung wieder in die Differentialgleichung ein.

$\frac{\frac{d v}{d t}}{2 v} - 2 = v$

Schritt 5

Separiere die Variablen.

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Schritt 5.1

Löse nach $\frac{d v}{d t}$ auf.

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Schritt 5.1.1

Addiere $2$ zu beiden Seiten der Gleichung.

$\frac{\frac{d v}{d t}}{2 v} = v + 2$

Schritt 5.1.2

Multipliziere beide Seiten mit $2 v$ .

$\frac{\frac{d v}{d t}}{2 v} (2 v) = (v + 2) (2 v)$

Schritt 5.1.3

Vereinfache.

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Schritt 5.1.3.1

Vereinfache die linke Seite.

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Schritt 5.1.3.1.1

Vereinfache $\frac{\frac{d v}{d t}}{2 v} (2 v)$ .

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Schritt 5.1.3.1.1.1

Schreibe neu unter Anwendung des Kommutativgesetzes der Multiplikation.

$2 \frac{\frac{d v}{d t}}{2 v} v = (v + 2) (2 v)$

Schritt 5.1.3.1.1.2

Kürze den gemeinsamen Faktor von $2$ .

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Schritt 5.1.3.1.1.2.1

Faktorisiere $2$ aus $2 v$ heraus.

$2 \frac{\frac{d v}{d t}}{2 v} v = (v + 2) (2 v)$

Schritt 5.1.3.1.1.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$2 \frac{\frac{d v}{d t}}{2 v} v = (v + 2) (2 v)$

Schritt 5.1.3.1.1.2.3

Forme den Ausdruck um.

$\frac{\frac{d v}{d t}}{v} v = (v + 2) (2 v)$

Schritt 5.1.3.1.1.3

Kürze den gemeinsamen Faktor von $v$ .

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Schritt 5.1.3.1.1.3.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{\frac{d v}{d t}}{v} v = (v + 2) (2 v)$

Schritt 5.1.3.1.1.3.2

Forme den Ausdruck um.

$\frac{d v}{d t} = (v + 2) (2 v)$

Schritt 5.1.3.2

Vereinfache die rechte Seite.

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Schritt 5.1.3.2.1

Vereinfache $(v + 2) (2 v)$ .

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Schritt 5.1.3.2.1.1

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{d v}{d t} = v (2 v) + 2 (2 v)$

Schritt 5.1.3.2.1.2

Vereinfache den Ausdruck.

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Schritt 5.1.3.2.1.2.1

Schreibe neu unter Anwendung des Kommutativgesetzes der Multiplikation.

$\frac{d v}{d t} = 2 v \cdot v + 2 (2 v)$

Schritt 5.1.3.2.1.2.2

Mutltipliziere $2$ mit $2$ .

$\frac{d v}{d t} = 2 v \cdot v + 4 v$

Schritt 5.1.3.2.1.3

Multipliziere $v$ mit $v$ durch Addieren der Exponenten.

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Schritt 5.1.3.2.1.3.1

Bewege $v$ .

$\frac{d v}{d t} = 2 (v \cdot v) + 4 v$

Schritt 5.1.3.2.1.3.2

Mutltipliziere $v$ mit $v$ .

$\frac{d v}{d t} = 2 v^{2} + 4 v$

Schritt 5.2

Multipliziere beide Seiten mit $\frac{1}{2 v^{2} + 4 v}$ .

$\frac{1}{2 v^{2} + 4 v} \frac{d v}{d t} = \frac{1}{2 v^{2} + 4 v} (2 v^{2} + 4 v)$

Schritt 5.3

Kürze den gemeinsamen Faktor von $2 v^{2} + 4 v$ .

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Schritt 5.3.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{1}{2 v^{2} + 4 v} \frac{d v}{d t} = \frac{1}{2 v^{2} + 4 v} (2 v^{2} + 4 v)$

Schritt 5.3.2

Forme den Ausdruck um.

$\frac{1}{2 v^{2} + 4 v} \frac{d v}{d t} = 1$

Schritt 5.4

Schreibe die Gleichung um.

$\frac{1}{2 v^{2} + 4 v} d v = 1 d t$

Schritt 6

Integriere beide Seiten.

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Schritt 6.1

Integriere auf beiden Seiten.

$\int \frac{1}{2 v^{2} + 4 v} d v = \int d t$

Schritt 6.2

Integriere die linke Seite.

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Schritt 6.2.1

Schreibe den Bruch mithilfe der Teilbruchzerlegung.

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Schritt 6.2.1.1

Zerlege den Bruch und multipliziere mit dem gemeinsamen Nenner durch.

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Schritt 6.2.1.1.1

Faktorisiere $2 v$ aus $2 v^{2} + 4 v$ heraus.

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Schritt 6.2.1.1.1.1

Faktorisiere $2 v$ aus $2 v^{2}$ heraus.

$\frac{1}{2 v \cdot v + 4 v}$

Schritt 6.2.1.1.1.2

Faktorisiere $2 v$ aus $4 v$ heraus.

$\frac{1}{2 v \cdot v + 2 v \cdot 2}$

Schritt 6.2.1.1.1.3

Faktorisiere $2 v$ aus $2 v \cdot v + 2 v \cdot 2$ heraus.

$\frac{1}{2 v (v + 2)}$

Schritt 6.2.1.1.2

Bilde für jeden Faktor im Nenner einen neuen Bruch mit dem Faktor als Nenner und einem unbekannten Wert als Zähler. Da der Faktor im Nenner linear ist, setze eine einzelne Variable für den Zähler ein $B$ .

$\frac{A}{v} + \frac{B}{v + 2}$

Schritt 6.2.1.1.3

Multipliziere jeden Bruch in der Gleichung mit dem Nenner des ursprünglichen Ausdrucks. In diesem Fall ist der Nenner gleich $2 v (v + 2)$ .

$\frac{1 (2 v (v + 2))}{2 v (v + 2)} = \frac{A (2 v (v + 2))}{v} + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Schritt 6.2.1.1.4

Kürze den gemeinsamen Faktor von $2$ .

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Schritt 6.2.1.1.4.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{1 (2 v (v + 2))}{2 v (v + 2)} = \frac{A (2 v (v + 2))}{v} + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Schritt 6.2.1.1.4.2

Forme den Ausdruck um.

$\frac{1 (v (v + 2))}{v (v + 2)} = \frac{A (2 v (v + 2))}{v} + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Schritt 6.2.1.1.5

Kürze den gemeinsamen Faktor von $v$ .

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Schritt 6.2.1.1.5.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{1 (v (v + 2))}{v (v + 2)} = \frac{A (2 v (v + 2))}{v} + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Schritt 6.2.1.1.5.2

Forme den Ausdruck um.

$\frac{1 (v + 2)}{v + 2} = \frac{A (2 v (v + 2))}{v} + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Schritt 6.2.1.1.6

Kürze den gemeinsamen Faktor von $v + 2$ .

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Schritt 6.2.1.1.6.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{1 (v + 2)}{v + 2} = \frac{A (2 v (v + 2))}{v} + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Schritt 6.2.1.1.6.2

Forme den Ausdruck um.

$1 = \frac{A (2 v (v + 2))}{v} + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Schritt 6.2.1.1.7

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 6.2.1.1.7.1

Kürze den gemeinsamen Faktor von $v$ .

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Schritt 6.2.1.1.7.1.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$1 = \frac{A (2 v (v + 2))}{v} + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Schritt 6.2.1.1.7.1.2

Dividiere $A (2 (v + 2))$ durch $1$ .

$1 = A (2 (v + 2)) + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Schritt 6.2.1.1.7.2

Schreibe neu unter Anwendung des Kommutativgesetzes der Multiplikation.

$1 = 2 A (v + 2) + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Schritt 6.2.1.1.7.3

Wende das Distributivgesetz an.

$1 = 2 A v + 2 A \cdot 2 + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Schritt 6.2.1.1.7.4

Mutltipliziere $2$ mit $2$ .

$1 = 2 A v + 4 A + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Schritt 6.2.1.1.7.5

Kürze den gemeinsamen Faktor von $v + 2$ .

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Schritt 6.2.1.1.7.5.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$1 = 2 A v + 4 A + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Schritt 6.2.1.1.7.5.2

Dividiere $B (2 v)$ durch $1$ .

$1 = 2 A v + 4 A + B (2 v)$

Schritt 6.2.1.1.7.6

Schreibe neu unter Anwendung des Kommutativgesetzes der Multiplikation.

$1 = 2 A v + 4 A + 2 B v$

Schritt 6.2.1.1.8

Stelle um.

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Schritt 6.2.1.1.8.1

Bewege $A$ .

$1 = 2 v A + 4 A + 2 B v$

Schritt 6.2.1.1.8.2

Bewege $B$ .

$1 = 2 v A + 4 A + 2 v B$

Schritt 6.2.1.1.8.3

Bewege $4 A$ .

$1 = 2 v A + 2 v B + 4 A$

Schritt 6.2.1.2

Schreibe Gleichungen für die Teilbruchvariablen und benutze sie, um ein Gleichungssystem aufzustellen.

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Schritt 6.2.1.2.1

Erzeuge eine Gleichung für die Variablen der Partialbrüche durch Gleichsetzen der Koeffizienten von $v$ jeder Seite der Gleichung. Damit die Gleichung gilt, müssen äquivalente Koeffizienten auf jeder Seite der Gleichung gleich sein.

$0 = 2 A + 2 B$

Schritt 6.2.1.2.2

Erzeuge eine Gleichung für die Variablen der Partialbrüche durch Gleichsetzen der Koeffizienten der Terme, die $v$ nicht enthalten. Damit die Gleichung gilt, müssen die äquivalenten Koeffizienten auf jeder Seite der Gleichung gleich sein.

$1 = 4 A$

Schritt 6.2.1.2.3

Stelle das Gleichungssystem auf, um die Koeffizienten der Partialbrüche zu ermitteln.

$0 = 2 A + 2 B$

$1 = 4 A$

$0 = 2 A + 2 B$

$1 = 4 A$

Schritt 6.2.1.3

Löse das Gleichungssystem.

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Schritt 6.2.1.3.1

Löse in $1 = 4 A$ nach $A$ auf.

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Schritt 6.2.1.3.1.1

Schreibe die Gleichung als $4 A = 1$ um.

$4 A = 1$

$0 = 2 A + 2 B$

Schritt 6.2.1.3.1.2

Teile jeden Ausdruck in $4 A = 1$ durch $4$ und vereinfache.

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Schritt 6.2.1.3.1.2.1

Teile jeden Ausdruck in $4 A = 1$ durch $4$ .

$\frac{4 A}{4} = \frac{1}{4}$

$0 = 2 A + 2 B$

Schritt 6.2.1.3.1.2.2

Vereinfache die linke Seite.

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Schritt 6.2.1.3.1.2.2.1

Kürze den gemeinsamen Faktor von $4$ .

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Schritt 6.2.1.3.1.2.2.1.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{4 A}{4} = \frac{1}{4}$

$0 = 2 A + 2 B$

Schritt 6.2.1.3.1.2.2.1.2

Dividiere $A$ durch $1$ .

$A = \frac{1}{4}$

$0 = 2 A + 2 B$

$A = \frac{1}{4}$

$0 = 2 A + 2 B$

$A = \frac{1}{4}$

$0 = 2 A + 2 B$

$A = \frac{1}{4}$

$0 = 2 A + 2 B$

$A = \frac{1}{4}$

$0 = 2 A + 2 B$

Schritt 6.2.1.3.2

Ersetze alle Vorkommen von $A$ durch $\frac{1}{4}$ in jeder Gleichung.

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Schritt 6.2.1.3.2.1

Ersetze alle $A$ in $0 = 2 A + 2 B$ durch $\frac{1}{4}$ .

$0 = 2 (\frac{1}{4}) + 2 B$

$A = \frac{1}{4}$

Schritt 6.2.1.3.2.2

Vereinfache die rechte Seite.

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Schritt 6.2.1.3.2.2.1

Kürze den gemeinsamen Faktor von $2$ .

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Schritt 6.2.1.3.2.2.1.1

Faktorisiere $2$ aus $4$ heraus.

$0 = 2 (\frac{1}{2 (2)}) + 2 B$

$A = \frac{1}{4}$

Schritt 6.2.1.3.2.2.1.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$0 = 2 (\frac{1}{2 \cdot 2}) + 2 B$

$A = \frac{1}{4}$

Schritt 6.2.1.3.2.2.1.3

Forme den Ausdruck um.

$0 = \frac{1}{2} + 2 B$

$A = \frac{1}{4}$

$0 = \frac{1}{2} + 2 B$

$A = \frac{1}{4}$

$0 = \frac{1}{2} + 2 B$

$A = \frac{1}{4}$

$0 = \frac{1}{2} + 2 B$

$A = \frac{1}{4}$

Schritt 6.2.1.3.3

Löse in $0 = \frac{1}{2} + 2 B$ nach $B$ auf.

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Schritt 6.2.1.3.3.1

Schreibe die Gleichung als $\frac{1}{2} + 2 B = 0$ um.

$\frac{1}{2} + 2 B = 0$

$A = \frac{1}{4}$

Schritt 6.2.1.3.3.2

Subtrahiere $\frac{1}{2}$ von beiden Seiten der Gleichung.

$2 B = - \frac{1}{2}$

$A = \frac{1}{4}$

Schritt 6.2.1.3.3.3

Teile jeden Ausdruck in $2 B = - \frac{1}{2}$ durch $2$ und vereinfache.

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Schritt 6.2.1.3.3.3.1

Teile jeden Ausdruck in $2 B = - \frac{1}{2}$ durch $2$ .

$\frac{2 B}{2} = \frac{- \frac{1}{2}}{2}$

$A = \frac{1}{4}$

Schritt 6.2.1.3.3.3.2

Vereinfache die linke Seite.

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Schritt 6.2.1.3.3.3.2.1

Kürze den gemeinsamen Faktor von $2$ .

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Schritt 6.2.1.3.3.3.2.1.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{2 B}{2} = \frac{- \frac{1}{2}}{2}$

$A = \frac{1}{4}$

Schritt 6.2.1.3.3.3.2.1.2

Dividiere $B$ durch $1$ .

$B = \frac{- \frac{1}{2}}{2}$

$A = \frac{1}{4}$

$B = \frac{- \frac{1}{2}}{2}$

$A = \frac{1}{4}$

$B = \frac{- \frac{1}{2}}{2}$

$A = \frac{1}{4}$

Schritt 6.2.1.3.3.3.3

Vereinfache die rechte Seite.

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Schritt 6.2.1.3.3.3.3.1

Multipliziere den Zähler mit dem Kehrwert des Nenners.

$B = - \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2}$

$A = \frac{1}{4}$

Schritt 6.2.1.3.3.3.3.2

Multipliziere $- \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2}$ .

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Schritt 6.2.1.3.3.3.3.2.1

Mutltipliziere $\frac{1}{2}$ mit $\frac{1}{2}$ .

$B = - \frac{1}{2 \cdot 2}$

$A = \frac{1}{4}$

Schritt 6.2.1.3.3.3.3.2.2

Mutltipliziere $2$ mit $2$ .

$B = - \frac{1}{4}$

$A = \frac{1}{4}$

$B = - \frac{1}{4}$

$A = \frac{1}{4}$

$B = - \frac{1}{4}$

$A = \frac{1}{4}$

$B = - \frac{1}{4}$

$A = \frac{1}{4}$

$B = - \frac{1}{4}$

$A = \frac{1}{4}$

Schritt 6.2.1.3.4

Löse das Gleichungssystem.

$B = - \frac{1}{4} A = \frac{1}{4}$

Schritt 6.2.1.3.5

Liste alle Lösungen auf.

$B = - \frac{1}{4}, A = \frac{1}{4}$

Schritt 6.2.1.4

Ersetze jeden der Teilbruchkoeffizienten in $\frac{A}{v} + \frac{B}{v + 2}$ durch die Werte, die für $A$ und $B$ ermittelt wurden.

$\frac{\frac{1}{4}}{v} + \frac{- \frac{1}{4}}{v + 2}$

Schritt 6.2.1.5

Vereinfache.

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Schritt 6.2.1.5.1

Multipliziere den Zähler mit dem Kehrwert des Nenners.

$\frac{1}{4} \cdot \frac{1}{v} + \frac{- \frac{1}{4}}{v + 2}$

Schritt 6.2.1.5.2

Mutltipliziere $\frac{1}{4}$ mit $\frac{1}{v}$ .

$\frac{1}{4 v} + \frac{- \frac{1}{4}}{v + 2}$

Schritt 6.2.1.5.3

Multipliziere den Zähler mit dem Kehrwert des Nenners.

$\frac{1}{4 v} - \frac{1}{4} \cdot \frac{1}{v + 2}$

Schritt 6.2.1.5.4

Mutltipliziere $\frac{1}{v + 2}$ mit $\frac{1}{4}$ .

$\frac{1}{4 v} - \frac{1}{(v + 2) \cdot 4}$

Schritt 6.2.1.5.5

Bringe $4$ auf die linke Seite von $v + 2$ .

$\int \frac{1}{4 v} - \frac{1}{4 (v + 2)} d v = \int d t$

Schritt 6.2.2

Zerlege das einzelne Integral in mehrere Integrale.

$\int \frac{1}{4 v} d v + \int - \frac{1}{4 (v + 2)} d v = \int d t$

Schritt 6.2.3

Da $\frac{1}{4}$ konstant bezüglich $v$ ist, ziehe $\frac{1}{4}$ aus dem Integral.

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{v} d v + \int - \frac{1}{4 (v + 2)} d v = \int d t$

Schritt 6.2.4

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

$\frac{1}{4} (\ln (| v |) + C_{1}) + \int - \frac{1}{4 (v + 2)} d v = \int d t$

Schritt 6.2.5

Da $- 1$ konstant bezüglich $v$ ist, ziehe $- 1$ aus dem Integral.

$\frac{1}{4} (\ln (| v |) + C_{1}) - \int \frac{1}{4 (v + 2)} d v = \int d t$

Schritt 6.2.6

Da $\frac{1}{4}$ konstant bezüglich $v$ ist, ziehe $\frac{1}{4}$ aus dem Integral.

$\frac{1}{4} (\ln (| v |) + C_{1}) - (\frac{1}{4} \int \frac{1}{v + 2} d v) = \int d t$

Schritt 6.2.7

Sei $u_{2} = v + 2$ . Dann ist $d u_{2} = d v$ . Forme um unter Vewendung von $u_{2}$ und $d$ $u_{2}$ .

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Schritt 6.2.7.1

Es sei $u_{2} = v + 2$ . Ermittle $\frac{d u_{2}}{d v}$ .

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Schritt 6.2.7.1.1

Differenziere $v + 2$ .

$\frac{d}{d v} [v + 2]$

Schritt 6.2.7.1.2

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $v + 2$ nach $v$ $\frac{d}{d v} [v] + \frac{d}{d v} [2]$ .

$\frac{d}{d v} [v] + \frac{d}{d v} [2]$

Schritt 6.2.7.1.3

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

$1 + \frac{d}{d v} [2]$

Schritt 6.2.7.1.4

Da $2$ konstant bezüglich $v$ ist, ist die Ableitung von $2$ bezüglich $v$ gleich $0$ .

$1 + 0$

Schritt 6.2.7.1.5

Addiere $1$ und $0$ .

$1$

Schritt 6.2.7.2

Schreibe die Aufgabe mithlfe von $u_{2}$ und $d u_{2}$ neu.

$\frac{1}{4} (\ln (| v |) + C_{1}) - \frac{1}{4} \int \frac{1}{u_{2}} d u_{2} = \int d t$

Schritt 6.2.8

Das Integral von $\frac{1}{u_{2}}$ nach $u_{2}$ ist $\ln (| u_{2} |)$ .

$\frac{1}{4} (\ln (| v |) + C_{1}) - \frac{1}{4} (\ln (| u_{2} |) + C_{2}) = \int d t$

Schritt 6.2.9

Vereinfache.

$\frac{1}{4} \ln (| v |) - \frac{1}{4} \ln (| u_{2} |) + C_{3} = \int d t$

Schritt 6.3

Wende die Konstantenregel an.

$\frac{1}{4} \ln (| v |) - \frac{1}{4} \ln (| u_{2} |) + C_{3} = t + C_{4}$

Schritt 6.4

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

$\frac{1}{4} \ln (| v |) - \frac{1}{4} \ln (| u_{2} |) = t + C$

Schritt 7

Löse nach $v$ auf.

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Schritt 7.1

Vereinfache die linke Seite.

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Schritt 7.1.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 7.1.1.1

Kombiniere $\frac{1}{4}$ und $\ln (| v |)$ .

$\frac{\ln (| v |)}{4} - \frac{1}{4} \ln (| u_{2} |) = t + C$

Schritt 7.1.1.2

Kombiniere $\ln (| u_{2} |)$ und $\frac{1}{4}$ .

$\frac{\ln (| v |)}{4} - \frac{\ln (| u_{2} |)}{4} = t + C$

Schritt 7.2

Multipliziere jeden Term in $\frac{\ln (| v |)}{4} - \frac{\ln (| u_{2} |)}{4} = t + C$ mit $4$ um die Brüche zu eliminieren.

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Schritt 7.2.1

Multipliziere jeden Term in $\frac{\ln (| v |)}{4} - \frac{\ln (| u_{2} |)}{4} = t + C$ mit $4$ .

$\frac{\ln (| v |)}{4} \cdot 4 - \frac{\ln (| u_{2} |)}{4} \cdot 4 = t \cdot 4 + C \cdot 4$

Schritt 7.2.2

Vereinfache die linke Seite.

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Schritt 7.2.2.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 7.2.2.1.1

Kürze den gemeinsamen Faktor von $4$ .

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Schritt 7.2.2.1.1.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{\ln (| v |)}{4} \cdot 4 - \frac{\ln (| u_{2} |)}{4} \cdot 4 = t \cdot 4 + C \cdot 4$

Schritt 7.2.2.1.1.2

Forme den Ausdruck um.

$\ln (| v |) - \frac{\ln (| u_{2} |)}{4} \cdot 4 = t \cdot 4 + C \cdot 4$

Schritt 7.2.2.1.2

Kürze den gemeinsamen Faktor von $4$ .

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Schritt 7.2.2.1.2.1

Bringe das führende Minuszeichen in $- \frac{\ln (| u_{2} |)}{4}$ in den Zähler.

$\ln (| v |) + \frac{- \ln (| u_{2} |)}{4} \cdot 4 = t \cdot 4 + C \cdot 4$

Schritt 7.2.2.1.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\ln (| v |) + \frac{- \ln (| u_{2} |)}{4} \cdot 4 = t \cdot 4 + C \cdot 4$

Schritt 7.2.2.1.2.3

Forme den Ausdruck um.

$\ln (| v |) - \ln (| u_{2} |) = t \cdot 4 + C \cdot 4$

Schritt 7.2.3

Vereinfache die rechte Seite.

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Schritt 7.2.3.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 7.2.3.1.1

Bringe $4$ auf die linke Seite von $t$ .

$\ln (| v |) - \ln (| u_{2} |) = 4 \cdot t + C \cdot 4$

Schritt 7.2.3.1.2

Bringe $4$ auf die linke Seite von $C$ .

$\ln (| v |) - \ln (| u_{2} |) = 4 t + 4 C$

Schritt 7.3

Nutze die Quotienteneigenschaft von Logarithmen, $\log_{b} (x) - \log_{b} (y) = \log_{b} (\frac{x}{y})$ .

$\ln (\frac{| v |}{| u_{2} |}) = 4 t + 4 C$

Schritt 7.4

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

$e^{\ln (\frac{| v |}{| u_{2} |})} = e^{4 t + 4 C}$

Schritt 7.5

Schreibe $\ln (\frac{| v |}{| u_{2} |}) = 4 t + 4 C$ 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 $b^{y} = x$ .

$e^{4 t + 4 C} = \frac{| v |}{| u_{2} |}$

Schritt 7.6

Löse nach $v$ auf.

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Schritt 7.6.1

Schreibe die Gleichung als $\frac{| v |}{| u_{2} |} = e^{4 t + 4 C}$ um.

$\frac{| v |}{| u_{2} |} = e^{4 t + 4 C}$

Schritt 7.6.2

Multipliziere beide Seiten mit $| u_{2} |$ .

$\frac{| v |}{| u_{2} |} | u_{2} | = e^{4 t + 4 C} | u_{2} |$

Schritt 7.6.3

Vereinfache die linke Seite.

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Schritt 7.6.3.1

Kürze den gemeinsamen Faktor von $| u_{2} |$ .

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Schritt 7.6.3.1.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{| v |}{| u_{2} |} | u_{2} | = e^{4 t + 4 C} | u_{2} |$

Schritt 7.6.3.1.2

Forme den Ausdruck um.

$| v | = e^{4 t + 4 C} | u_{2} |$

Schritt 7.6.4

Löse nach $v$ auf.

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Schritt 7.6.4.1

Stelle die Faktoren in $e^{4 t + 4 C} | u_{2} |$ um.

$| v | = | u_{2} | e^{4 t + 4 C}$

Schritt 7.6.4.2

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

$v = \pm | u_{2} | e^{4 t + 4 C}$

Schritt 8

Gruppiere die konstanten Terme.

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Schritt 8.1

Vereinfache die Konstante der Integration.

$v = \pm | u_{2} | e^{4 t + C}$

Schritt 8.2

Schreibe $e^{4 t + C}$ als $e^{4 t} e^{C}$ um.

$v = \pm | u_{2} | (e^{4 t} e^{C})$

Schritt 8.3

Stelle $e^{4 t}$ und $e^{C}$ um.

$v = \pm | u_{2} | (e^{C} e^{4 t})$

Schritt 8.4

Kombiniere Konstanten mit Plus oder Minus.

$v = C | u_{2} | e^{4 t}$

Schritt 9

Ersetze alle $v$ durch $e^{2 u + 4 t}$ .

$e^{2 u + 4 t} = C | u_{2} | e^{4 t}$