Kalkulus Contoh
dydx+2xy=x2y2dydx+2xy=x2y2
Langkah 1
Untuk menyelesaikan persamaan diferensial, biarkan v=y1-nv=y1−n di mana n adalah eksponen dari y2.
v=y-1
Langkah 2
Selesaikan persamaan untuk y.
y=v-1
Langkah 3
Ambil turunan dari y terhadap x.
y′=v-1
Langkah 4
Langkah 4.1
Ambil turunan dari v-1.
y′=ddx[v-1]
Langkah 4.2
Tulis kembali pernyataannya menggunakan aturan eksponen negatif b-n=1bn.
y′=ddx[1v]
Langkah 4.3
Diferensialkan menggunakan Kaidah Hasil Bagi yang menyatakan bahwa ddx[f(x)g(x)] adalah g(x)ddx[f(x)]-f(x)ddx[g(x)]g(x)2 di mana f(x)=1 dan g(x)=v.
y′=vddx[1]-1⋅1ddx[v]v2
Langkah 4.4
Diferensialkan menggunakan Aturan Konstanta.
Langkah 4.4.1
Kalikan -1 dengan 1.
y′=vddx[1]-ddx[v]v2
Langkah 4.4.2
Karena 1 konstan terhadap x, turunan dari 1 terhadap x adalah 0.
y′=v⋅0-ddx[v]v2
Langkah 4.4.3
Sederhanakan pernyataannya.
Langkah 4.4.3.1
Kalikan v dengan 0.
y′=0-ddx[v]v2
Langkah 4.4.3.2
Kurangi ddx[v] dengan 0.
y′=-ddx[v]v2
Langkah 4.4.3.3
Pindahkan tanda negatif di depan pecahan.
y′=-ddx[v]v2
y′=-ddx[v]v2
y′=-ddx[v]v2
Langkah 4.5
Tulis kembali ddx[v] sebagai v′.
y′=-v′v2
y′=-v′v2
Langkah 5
Substitusikan -v′v2 dengan dydx dan v-1 dengan y dalam persamaan asli dydx+2xy=x2y2.
-v′v2+2xv-1=x2(v-1)2
Langkah 6
Langkah 6.1
Tulis kembali persamaan diferensial sebagai dvdx+M(x)v=Q(x).
Langkah 6.1.1
Tulis kembali persamaan tersebut sebagai M(x)dvdx+P(x)v=Q(x).
Langkah 6.1.1.1
Kalikan setiap suku pada -dvdxv2+2xv-1=x2(v-1)2 dengan -v2 untuk mengeliminasi pecahan.
Langkah 6.1.1.1.1
Kalikan setiap suku dalam -dvdxv2+2xv-1=x2(v-1)2 dengan -v2.
-dvdxv2(-v2)+2xv-1(-v2)=x2(v-1)2(-v2)
Langkah 6.1.1.1.2
Sederhanakan sisi kirinya.
Langkah 6.1.1.1.2.1
Sederhanakan setiap suku.
Langkah 6.1.1.1.2.1.1
Batalkan faktor persekutuan dari v2.
Langkah 6.1.1.1.2.1.1.1
Pindahkan negatif pertama pada -dvdxv2 ke dalam pembilangnya.
-dvdxv2(-v2)+2xv-1(-v2)=x2(v-1)2(-v2)
Langkah 6.1.1.1.2.1.1.2
Faktorkan v2 dari -v2.
-dvdxv2(v2⋅-1)+2xv-1(-v2)=x2(v-1)2(-v2)
Langkah 6.1.1.1.2.1.1.3
Batalkan faktor persekutuan.
-dvdxv2(v2⋅-1)+2xv-1(-v2)=x2(v-1)2(-v2)
Langkah 6.1.1.1.2.1.1.4
Tulis kembali pernyataannya.
-dvdx⋅-1+2xv-1(-v2)=x2(v-1)2(-v2)
-dvdx⋅-1+2xv-1(-v2)=x2(v-1)2(-v2)
Langkah 6.1.1.1.2.1.2
Kalikan -1 dengan -1.
1dvdx+2xv-1(-v2)=x2(v-1)2(-v2)
Langkah 6.1.1.1.2.1.3
Kalikan dvdx dengan 1.
dvdx+2xv-1(-v2)=x2(v-1)2(-v2)
Langkah 6.1.1.1.2.1.4
Kalikan v-1 dengan v2 dengan menambahkan eksponennya.
Langkah 6.1.1.1.2.1.4.1
Pindahkan v2.
dvdx+2x(v2v-1)⋅-1=x2(v-1)2(-v2)
Langkah 6.1.1.1.2.1.4.2
Gunakan kaidah pangkat aman=am+n untuk menggabungkan pangkat.
dvdx+2xv2-1⋅-1=x2(v-1)2(-v2)
Langkah 6.1.1.1.2.1.4.3
Kurangi 1 dengan 2.
dvdx+2xv1⋅-1=x2(v-1)2(-v2)
dvdx+2xv1⋅-1=x2(v-1)2(-v2)
Langkah 6.1.1.1.2.1.5
Sederhanakan 2xv1⋅-1.
dvdx+2xv⋅-1=x2(v-1)2(-v2)
Langkah 6.1.1.1.2.1.6
Kalikan -1 dengan 2.
dvdx-2xv=x2(v-1)2(-v2)
dvdx-2xv=x2(v-1)2(-v2)
dvdx-2xv=x2(v-1)2(-v2)
Langkah 6.1.1.1.3
Sederhanakan sisi kanannya.
Langkah 6.1.1.1.3.1
Tulis kembali menggunakan sifat komutatif dari perkalian.
dvdx-2xv=-x2(v-1)2v2
Langkah 6.1.1.1.3.2
Kalikan eksponen dalam (v-1)2.
Langkah 6.1.1.1.3.2.1
Terapkan kaidah pangkat dan perkalian eksponen, (am)n=amn.
dvdx-2xv=-x2v-1⋅2v2
Langkah 6.1.1.1.3.2.2
Kalikan -1 dengan 2.
dvdx-2xv=-x2v-2v2
dvdx-2xv=-x2v-2v2
Langkah 6.1.1.1.3.3
Kalikan v-2 dengan v2 dengan menambahkan eksponennya.
Langkah 6.1.1.1.3.3.1
Pindahkan v2.
dvdx-2xv=-x2(v2v-2)
Langkah 6.1.1.1.3.3.2
Gunakan kaidah pangkat aman=am+n untuk menggabungkan pangkat.
dvdx-2xv=-x2v2-2
Langkah 6.1.1.1.3.3.3
Kurangi 2 dengan 2.
dvdx-2xv=-x2v0
dvdx-2xv=-x2v0
Langkah 6.1.1.1.3.4
Sederhanakan -x2v0.
dvdx-2xv=-x2
dvdx-2xv=-x2
dvdx-2xv=-x2
Langkah 6.1.1.2
Susun kembali suku-suku.
dvdx-2vx=-x2
dvdx-2vx=-x2
Langkah 6.1.2
Faktorkan v dari -2vx.
dvdx+v(-2x)=-x2
Langkah 6.1.3
Susun kembali v dan -2x.
dvdx-2xv=-x2
dvdx-2xv=-x2
Langkah 6.2
Faktor integrasi didefinisikan dengan rumus e∫P(x)dx, di mana P(x)=-2x.
Langkah 6.2.1
Buat integralnya.
e∫-2xdx
Langkah 6.2.2
Integralkan -2x.
Langkah 6.2.2.1
Karena -2 konstan terhadap x, pindahkan -2 keluar dari integral.
e-2∫xdx
Langkah 6.2.2.2
Menurut Kaidah Pangkat, integral dari x terhadap x adalah 12x2.
e-2(12x2+C)
Langkah 6.2.2.3
Sederhanakan jawabannya.
Langkah 6.2.2.3.1
Tulis kembali -2(12x2+C) sebagai -2(12)x2+C.
e-2(12)x2+C
Langkah 6.2.2.3.2
Sederhanakan.
Langkah 6.2.2.3.2.1
Gabungkan -2 dan 12.
e-22x2+C
Langkah 6.2.2.3.2.2
Hapus faktor persekutuan dari -2 dan 2.
Langkah 6.2.2.3.2.2.1
Faktorkan 2 dari -2.
e2⋅-12x2+C
Langkah 6.2.2.3.2.2.2
Batalkan faktor persekutuan.
Langkah 6.2.2.3.2.2.2.1
Faktorkan 2 dari 2.
e2⋅-12(1)x2+C
Langkah 6.2.2.3.2.2.2.2
Batalkan faktor persekutuan.
e2⋅-12⋅1x2+C
Langkah 6.2.2.3.2.2.2.3
Tulis kembali pernyataannya.
e-11x2+C
Langkah 6.2.2.3.2.2.2.4
Bagilah -1 dengan 1.
e-x2+C
e-x2+C
e-x2+C
e-x2+C
e-x2+C
e-x2+C
Langkah 6.2.3
Hapus konstanta dari integral.
e-x2
e-x2
Langkah 6.3
Kalikan setiap suku dengan faktor integrasi e-x2.
Langkah 6.3.1
Kalikan setiap suku dengan e-x2.
e-x2dvdx+e-x2(-2xv)=e-x2(-x2)
Langkah 6.3.2
Tulis kembali menggunakan sifat komutatif dari perkalian.
e-x2dvdx-2e-x2(xv)=e-x2(-x2)
Langkah 6.3.3
Tulis kembali menggunakan sifat komutatif dari perkalian.
e-x2dvdx-2e-x2(xv)=-e-x2x2
Langkah 6.3.4
Susun kembali faktor-faktor dalam e-x2dvdx-2e-x2(xv)=-e-x2x2.
e-x2dvdx-2xve-x2=-x2e-x2
e-x2dvdx-2xve-x2=-x2e-x2
Langkah 6.4
Tulis kembali sisi kiri sebagai hasil dari diferensiasi perkalian.
ddx[e-x2v]=-x2e-x2
Langkah 6.5
Tulis integral untuk kedua ruas.
∫ddx[e-x2v]dx=∫-x2e-x2dx
Langkah 6.6
Integralkan sisi kiri.
e-x2v=∫-x2e-x2dx
Langkah 6.7
Integralkan sisi kanan.
Langkah 6.7.1
Karena -1 konstan terhadap x, pindahkan -1 keluar dari integral.
e-x2v=-∫x2e-x2dx
Langkah 6.7.2
Biarkan u1=-x2. Kemudian du1=-2xdx sehingga -12du1=xdx. Tulis kembali menggunakan u1 dan du1.
Langkah 6.7.2.1
Biarkan u1=-x2. Tentukan du1dx.
Langkah 6.7.2.1.1
Diferensialkan -x2.
ddx[-x2]
Langkah 6.7.2.1.2
Karena -1 konstan terhadap x, turunan dari -x2 terhadap x adalah -ddx[x2].
-ddx[x2]
Langkah 6.7.2.1.3
Diferensialkan menggunakan Kaidah Pangkat yang menyatakan bahwa ddx[xn] adalah nxn-1 di mana n=2.
-(2x)
Langkah 6.7.2.1.4
Kalikan 2 dengan -1.
-2x
-2x
Langkah 6.7.2.2
Tulis kembali soalnya menggunakan u1 dan du1.
e-x2v=-∫√-u1eu11-2du1
e-x2v=-∫√-u1eu11-2du1
Langkah 6.7.3
Sederhanakan.
Langkah 6.7.3.1
Pindahkan tanda negatif di depan pecahan.
e-x2v=-∫√-u1eu1(-12)du1
Langkah 6.7.3.2
Gabungkan √-u1 dan 12.
e-x2v=-∫eu1(-√-u12)du1
Langkah 6.7.3.3
Gabungkan eu1 dan √-u12.
e-x2v=-∫-eu1√-u12du1
e-x2v=-∫-eu1√-u12du1
Langkah 6.7.4
Karena -1 konstan terhadap u1, pindahkan -1 keluar dari integral.
e-x2v=--∫eu1√-u12du1
Langkah 6.7.5
Sederhanakan.
Langkah 6.7.5.1
Kalikan -1 dengan -1.
e-x2v=1∫eu1√-u12du1
Langkah 6.7.5.2
Kalikan ∫eu1√-u12du1 dengan 1.
e-x2v=∫eu1√-u12du1
e-x2v=∫eu1√-u12du1
Langkah 6.7.6
Karena 12 konstan terhadap u1, pindahkan 12 keluar dari integral.
e-x2v=12∫eu1√-u1du1
Langkah 6.7.7
Integralkan bagian demi bagian menggunakan rumus ∫udv=uv-∫vdu, di mana u=eu1 dan dv=√-u1.
e-x2v=12(eu1(-23u232)-∫-23u232eu1du1)
Langkah 6.7.8
Sederhanakan.
Langkah 6.7.8.1
Gabungkan u232 dan 23.
e-x2v=12(eu1(-u232⋅23)-∫-23u232eu1du1)
Langkah 6.7.8.2
Gabungkan eu1 dan u232⋅23.
e-x2v=12(-eu1(u232⋅2)3-∫-23u232eu1du1)
Langkah 6.7.8.3
Pindahkan 2 ke sebelah kiri u232.
e-x2v=12(-eu1(2⋅u232)3-∫-23u232eu1du1)
Langkah 6.7.8.4
Pindahkan 2 ke sebelah kiri eu1.
e-x2v=12(-2⋅eu1u2323-∫-23u232eu1du1)
Langkah 6.7.8.5
Gabungkan u232 dan 23.
e-x2v=12(-2eu1u2323-∫-u232⋅23eu1du1)
Langkah 6.7.8.6
Gabungkan eu1 dan u232⋅23.
e-x2v=12(-2eu1u2323-∫-eu1(u232⋅2)3du1)
Langkah 6.7.8.7
Pindahkan 2 ke sebelah kiri u232.
e-x2v=12(-2eu1u2323-∫-eu1(2⋅u232)3du1)
Langkah 6.7.8.8
Pindahkan 2 ke sebelah kiri eu1.
e-x2v=12(-2eu1u2323-∫-2eu1u2323du1)
e-x2v=12(-2eu1u2323-∫-2eu1u2323du1)
Langkah 6.7.9
Karena -1 konstan terhadap u1, pindahkan -1 keluar dari integral.
e-x2v=12(-2eu1u2323--∫2eu1u2323du1)
Langkah 6.7.10
Sederhanakan.
Langkah 6.7.10.1
Kalikan -1 dengan -1.
e-x2v=12(-2eu1u2323+1∫2eu1u2323du1)
Langkah 6.7.10.2
Kalikan ∫2eu1u2323du1 dengan 1.
e-x2v=12(-2eu1u2323+∫2eu1u2323du1)
e-x2v=12(-2eu1u2323+∫2eu1u2323du1)
Langkah 6.7.11
Karena 2u2323 konstan terhadap u1, pindahkan 2u2323 keluar dari integral.
e-x2v=12(-2eu1u2323+2u2323∫eu1du1)
Langkah 6.7.12
Integral dari eu1 terhadap u1 adalah eu1.
e-x2v=12(-2eu1u2323+2u2323(eu1+C))
Langkah 6.7.13
Sederhanakan.
Langkah 6.7.13.1
Tulis kembali 12(-2eu1u2323+2u2323(eu1+C)) sebagai 12(-23eu1u232+23u232eu1)+C.
e-x2v=12(-23eu1u232+23u232eu1)+C
Langkah 6.7.13.2
Sederhanakan.
Langkah 6.7.13.2.1
Gabungkan eu1 dan 23.
e-x2v=12(-eu1⋅23u232+23u232eu1)+C
Langkah 6.7.13.2.2
Gabungkan u232 dan eu1⋅23.
e-x2v=12(-u232(eu1⋅2)3+23u232eu1)+C
Langkah 6.7.13.2.3
Pindahkan 2 ke sebelah kiri eu1.
e-x2v=12(-u232(2⋅eu1)3+23u232eu1)+C
Langkah 6.7.13.2.4
Pindahkan 2 ke sebelah kiri u232.
e-x2v=12(-2⋅u232eu13+23u232eu1)+C
Langkah 6.7.13.2.5
Gabungkan 23 dan u232.
e-x2v=12(-2u232eu13+2u2323eu1)+C
Langkah 6.7.13.2.6
Gabungkan 2u2323 dan eu1.
e-x2v=12(-2u232eu13+2u232eu13)+C
Langkah 6.7.13.2.7
Tambahkan -2u232eu13 dan 2u232eu13.
e-x2v=12⋅0+C
Langkah 6.7.13.2.8
Kalikan 12 dengan 0.
e-x2v=0+C
Langkah 6.7.13.2.9
Tambahkan 0 dan C.
e-x2v=C
e-x2v=C
e-x2v=C
e-x2v=C
Langkah 6.8
Bagi setiap suku pada e-x2v=C dengan e-x2 dan sederhanakan.
Langkah 6.8.1
Bagilah setiap suku di e-x2v=C dengan e-x2.
e-x2ve-x2=Ce-x2
Langkah 6.8.2
Sederhanakan sisi kirinya.
Langkah 6.8.2.1
Batalkan faktor persekutuan dari e-x2.
Langkah 6.8.2.1.1
Batalkan faktor persekutuan.
e-x2ve-x2=Ce-x2
Langkah 6.8.2.1.2
Bagilah v dengan 1.
v=Ce-x2
v=Ce-x2
v=Ce-x2
v=Ce-x2
v=Ce-x2
Langkah 7
Substitusikan y-1 untuk v.
y-1=Ce-x2