Analysis Beispiele

$y' = 2 x y$

Schritt 1

Schreibe die Differentialgleichung um.

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

Schritt 2

Separiere die Variablen.

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Schritt 2.1

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

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

Schritt 2.2

Vereinfache.

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Schritt 2.2.1

Schreibe neu unter Anwendung des Kommutativgesetzes der Multiplikation.

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

Schritt 2.2.2

Kombiniere $2$ und $\frac{1}{y}$ .

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

Schritt 2.2.3

Kürze den gemeinsamen Faktor von $y$ .

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Schritt 2.2.3.1

Faktorisiere $y$ aus $x y$ heraus.

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

Schritt 2.2.3.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

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

Schritt 2.2.3.3

Forme den Ausdruck um.

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

Schritt 2.3

Schreibe die Gleichung um.

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

Schritt 3

Integriere beide Seiten.

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Schritt 3.1

Integriere auf beiden Seiten.

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

Schritt 3.2

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

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

Schritt 3.3

Integriere die rechte Seite.

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Schritt 3.3.1

Da $2$ konstant bezüglich $x$ ist, ziehe $2$ aus dem Integral.

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

Schritt 3.3.2

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

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

Schritt 3.3.3

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 3.3.3.1

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

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

Schritt 3.3.3.2

Vereinfache.

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Schritt 3.3.3.2.1

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

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

Schritt 3.3.3.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor von $2$ .

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Schritt 3.3.3.2.2.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

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

Schritt 3.3.3.2.2.2

Forme den Ausdruck um.

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

Schritt 3.3.3.2.3

Mutltipliziere $x^{2}$ mit $1$ .

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

Schritt 3.4

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

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

Schritt 4

Löse nach $y$ auf.

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Schritt 4.1

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

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

Schritt 4.2

Schreibe $\ln (| y |) = x^{2} + C$ 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 $b^{y} = x$ .

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

Schritt 4.3

Löse nach $y$ auf.

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Schritt 4.3.1

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

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

Schritt 4.3.2

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

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

Schritt 5

Gruppiere die konstanten Terme.

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Schritt 5.1

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

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

Schritt 5.2

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

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

Schritt 5.3

Kombiniere Konstanten mit Plus oder Minus.

$y = C e^{x^{2}}$