Analysis Beispiele

Löse die Differntialgleichung. xdy+(y+2yx^2-2x)dx=0
Schritt 1
Schreibe die Differentialgleichung so um, dass sie der Technik der exakten Differentialgleichung entspricht.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.1
Forme um.
Schritt 2
Ermittle , wenn .
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Schritt 2.1
Differenziere nach .
Schritt 2.2
Differenziere.
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Schritt 2.2.1
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 2.2.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.3
Berechne .
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Schritt 2.3.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.3.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.3.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.4
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 2.5
Vereinfache.
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Schritt 2.5.1
Addiere und .
Schritt 2.5.2
Stelle die Terme um.
Schritt 3
Ermittle , wenn .
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Schritt 3.1
Differenziere nach .
Schritt 3.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 4
Prüfe, ob .
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Schritt 4.1
Setze für und für ein.
Schritt 4.2
Da die linke Seite nicht gleich der rechten Seite ist, ist die Gleichung nicht identisch.
ist keine Identitätsgleichung.
ist keine Identitätsgleichung.
Schritt 5
Bestimme den Integrationsfaktor .
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Schritt 5.1
Ersetze durch .
Schritt 5.2
Ersetze durch .
Schritt 5.3
Ersetze durch .
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Schritt 5.3.1
Ersetze durch .
Schritt 5.3.2
Vereinfache den Zähler.
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Schritt 5.3.2.1
Subtrahiere von .
Schritt 5.3.2.2
Addiere und .
Schritt 5.3.3
Kürze den gemeinsamen Teiler von und .
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Schritt 5.3.3.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 5.3.3.2
Kürze die gemeinsamen Faktoren.
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Schritt 5.3.3.2.1
Potenziere mit .
Schritt 5.3.3.2.2
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 5.3.3.2.3
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 5.3.3.2.4
Forme den Ausdruck um.
Schritt 5.3.3.2.5
Dividiere durch .
Schritt 5.4
Bestimme den Integrationsfaktor .
Schritt 6
Berechne das Integral .
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Schritt 6.1
Da konstant bezüglich ist, ziehe aus dem Integral.
Schritt 6.2
Gemäß der Potenzregel ist das Integral von nach gleich .
Schritt 6.3
Vereinfache die Lösung.
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Schritt 6.3.1
Schreibe als um.
Schritt 6.3.2
Vereinfache.
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Schritt 6.3.2.1
Kombiniere und .
Schritt 6.3.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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Schritt 6.3.2.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 6.3.2.2.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 6.3.2.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 7
Multipliziere beide Seiten von mit dem Integrationsfaktor .
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Schritt 7.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.2
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 7.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 8
Setze gleich dem Integral von .
Schritt 9
Integriere , um zu finden.
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Schritt 9.1
Wende die Konstantenregel an.
Schritt 10
Da das Integral von eine Integrationskonstante enthalten wird, können wir durch ersetzen.
Schritt 11
Setze .
Schritt 12
Ermittle .
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Schritt 12.1
Differenziere nach .
Schritt 12.2
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 12.3
Berechne .
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Schritt 12.3.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 12.3.2
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 12.3.3
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
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Schritt 12.3.3.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 12.3.3.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 12.3.3.3
Ersetze alle durch .
Schritt 12.3.4
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 12.3.5
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 12.3.6
Potenziere mit .
Schritt 12.3.7
Potenziere mit .
Schritt 12.3.8
Wende die Exponentenregel an, um die Exponenten zu kombinieren.
Schritt 12.3.9
Addiere und .
Schritt 12.3.10
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 12.3.11
Mutltipliziere mit .
Schritt 12.4
Differenziere unter Anwendung der Funktionsregel, die besagt, dass die Ableitung von ist.
Schritt 12.5
Vereinfache.
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Schritt 12.5.1
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 12.5.2
Stelle die Terme um.
Schritt 12.5.3
Stelle die Faktoren in um.
Schritt 13
Löse nach auf.
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Schritt 13.1
Bringe alle Terme, die nicht enthalten, auf die rechte Seite der Gleichung.
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Schritt 13.1.1
Subtrahiere von beiden Seiten der Gleichung.
Schritt 13.1.2
Subtrahiere von beiden Seiten der Gleichung.
Schritt 13.1.3
Vereine die Terme mit entgegengesetztem Vorzeichen in .
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Schritt 13.1.3.1
Ordne die Faktoren in den Termen und neu an.
Schritt 13.1.3.2
Subtrahiere von .
Schritt 13.1.3.3
Addiere und .
Schritt 13.1.3.4
Subtrahiere von .
Schritt 13.1.3.5
Addiere und .
Schritt 14
Bestimme die Stammfunktion von , um zu finden.
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Schritt 14.1
Integriere beide Seiten von .
Schritt 14.2
Berechne .
Schritt 14.3
Da konstant bezüglich ist, ziehe aus dem Integral.
Schritt 14.4
Sei . Dann ist , folglich . Forme um unter Verwendung von und .
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Schritt 14.4.1
Es sei . Ermittle .
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Schritt 14.4.1.1
Differenziere .
Schritt 14.4.1.2
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
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Schritt 14.4.1.2.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 14.4.1.2.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 14.4.1.2.3
Ersetze alle durch .
Schritt 14.4.1.3
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 14.4.1.4
Vereinfache.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 14.4.1.4.1
Stelle die Faktoren von um.
Schritt 14.4.1.4.2
Stelle die Faktoren in um.
Schritt 14.4.2
Schreibe die Aufgabe mithlfe von und neu.
Schritt 14.5
Wende die Konstantenregel an.
Schritt 14.6
Vereinfache die Lösung.
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Schritt 14.6.1
Schreibe als um.
Schritt 14.6.2
Vereinfache.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 14.6.2.1
Kombiniere und .
Schritt 14.6.2.2
Kürze den gemeinsamen Teiler von und .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 14.6.2.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 14.6.2.2.2
Kürze die gemeinsamen Faktoren.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 14.6.2.2.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 14.6.2.2.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 14.6.2.2.2.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 14.6.2.2.2.4
Dividiere durch .
Schritt 14.6.3
Ersetze alle durch .
Schritt 15
Setze in ein.
Schritt 16
Stelle die Faktoren in um.