微分積分例

$3 \frac{d y}{d x} + \frac{3}{x} y = 2 x^{4} y^{4}$

ステップ 1

微分方程式をベルヌーイ法に合うように書き換えます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.1

$3 \frac{d y}{d x} + \frac{3}{x} y = 2 x^{4} y^{4}$ の各項を $3$ で割ります。

$\frac{3 \frac{d y}{d x}}{3} + \frac{\frac{3}{x} y}{3} = \frac{2 x^{4} y^{4}}{3}$

ステップ 1.2

$3$ の共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.2.1

共通因数を約分します。

$\frac{3 \frac{d y}{d x}}{3} + \frac{\frac{3}{x} y}{3} = \frac{2 x^{4} y^{4}}{3}$

ステップ 1.2.2

$\frac{d y}{d x}$ を $1$ で割ります。

$\frac{d y}{d x} + \frac{\frac{3}{x} y}{3} = \frac{2 x^{4} y^{4}}{3}$

ステップ 1.3

$\frac{3}{x}$ と $y$ をまとめます。

$\frac{d y}{d x} + \frac{1}{3} \cdot \frac{3 y}{x} = \frac{2}{3} x^{4} y^{4}$

ステップ 1.4

$y$ を $\frac{1}{3} \cdot \frac{3 y}{x}$ で因数分解します。

$\frac{d y}{d x} + y (\frac{1}{3} \cdot \frac{3}{x}) = \frac{2}{3} x^{4} y^{4}$

ステップ 1.5

$y$ と $\frac{1}{3} \cdot \frac{3}{x}$ を並べ替えます。

$\frac{d y}{d x} + \frac{1}{3} \cdot \frac{3}{x} y = \frac{2}{3} x^{4} y^{4}$

ステップ 2

微分方程式を解くために、 $n$ が $y^{4}$ の指数のとき、 $v = y^{1 - n}$ とします。

$v = y^{- 3}$

ステップ 3

$y$ について方程式を解きます。

$y = v^{- \frac{1}{3}}$

ステップ 4

$x$ に関する $y$ の微分係数を取ります。

$y' = v^{- \frac{1}{3}}$

ステップ 5

$x$ に関する $v^{- \frac{1}{3}}$ の微分係数を取ります。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 5.1

$v^{- \frac{1}{3}}$ に微分係数を取ります。

$y' = \frac{d}{d x} [v^{- \frac{1}{3}}]$

ステップ 5.2

負の指数法則 $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ を利用して式を書き換えます。

$y' = \frac{d}{d x} [\frac{1}{v^{\frac{1}{3}}}]$

ステップ 5.3

$f (x) = 1$ および $g (x) = v^{\frac{1}{3}}$ のとき、 $\frac{d}{d x} [\frac{f (x)}{g (x)}]$ は $\frac{g (x) \frac{d}{d x} [f (x)] - f (x) \frac{d}{d x} [g (x)]}{{g (x)}^{2}}$ であるという商の法則を使って微分します。

$y' = \frac{v^{\frac{1}{3}} \frac{d}{d x} [1] - 1 \cdot 1 \frac{d}{d x} [v^{\frac{1}{3}}]}{{(v^{\frac{1}{3}})}^{2}}$

ステップ 5.4

定数の規則を使って微分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 5.4.1

$- 1$ に $1$ をかけます。

$y' = \frac{v^{\frac{1}{3}} \frac{d}{d x} [1] - \frac{d}{d x} [v^{\frac{1}{3}}]}{{(v^{\frac{1}{3}})}^{2}}$

ステップ 5.4.2

${(v^{\frac{1}{3}})}^{2}$ の指数を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 5.4.2.1

べき乗則を当てはめて、指数 ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ をかけ算します。

$y' = \frac{v^{\frac{1}{3}} \frac{d}{d x} [1] - \frac{d}{d x} [v^{\frac{1}{3}}]}{v^{\frac{1}{3} \cdot 2}}$

ステップ 5.4.2.2

$\frac{1}{3}$ と $2$ をまとめます。

$y' = \frac{v^{\frac{1}{3}} \frac{d}{d x} [1] - \frac{d}{d x} [v^{\frac{1}{3}}]}{v^{\frac{2}{3}}}$

ステップ 5.4.3

$1$ は $x$ について定数なので、 $x$ について $1$ の微分係数は $0$ です。

$y' = \frac{v^{\frac{1}{3}} \cdot 0 - \frac{d}{d x} [v^{\frac{1}{3}}]}{v^{\frac{2}{3}}}$

ステップ 5.4.4

式を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 5.4.4.1

$v^{\frac{1}{3}}$ に $0$ をかけます。

$y' = \frac{0 - \frac{d}{d x} [v^{\frac{1}{3}}]}{v^{\frac{2}{3}}}$

ステップ 5.4.4.2

$0$ から $\frac{d}{d x} [v^{\frac{1}{3}}]$ を引きます。

$y' = \frac{- \frac{d}{d x} [v^{\frac{1}{3}}]}{v^{\frac{2}{3}}}$

ステップ 5.4.4.3

分数の前に負数を移動させます。

$y' = - \frac{\frac{d}{d x} [v^{\frac{1}{3}}]}{v^{\frac{2}{3}}}$

ステップ 5.5

$f (x) = x^{\frac{1}{3}}$ および $g (x) = v$ のとき、 $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ は $f' (g (x)) g' (x)$ であるという連鎖律を使って微分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 5.5.1

連鎖律を当てはめるために、 $u$ を $v$ とします。

$y' = - \frac{\frac{d}{d u} [u^{\frac{1}{3}}] \frac{d}{d x} [v]}{v^{\frac{2}{3}}}$

ステップ 5.5.2

$n = \frac{1}{3}$ のとき、 $\frac{d}{d u} [u^{n}]$ は $n u^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$y' = - \frac{\frac{1}{3} u^{\frac{1}{3} - 1} \frac{d}{d x} [v]}{v^{\frac{2}{3}}}$

ステップ 5.5.3

$u$ のすべての発生を $v$ で置き換えます。

$y' = - \frac{\frac{1}{3} v^{\frac{1}{3} - 1} \frac{d}{d x} [v]}{v^{\frac{2}{3}}}$

ステップ 5.6

$- 1$ を公分母のある分数として書くために、 $\frac{3}{3}$ を掛けます。

$y' = - \frac{\frac{1}{3} v^{\frac{1}{3} - 1 \cdot \frac{3}{3}} \frac{d}{d x} [v]}{v^{\frac{2}{3}}}$

ステップ 5.7

$- 1$ と $\frac{3}{3}$ をまとめます。

$y' = - \frac{\frac{1}{3} v^{\frac{1}{3} + \frac{- 1 \cdot 3}{3}} \frac{d}{d x} [v]}{v^{\frac{2}{3}}}$

ステップ 5.8

公分母の分子をまとめます。

$y' = - \frac{\frac{1}{3} v^{\frac{1 - 1 \cdot 3}{3}} \frac{d}{d x} [v]}{v^{\frac{2}{3}}}$

ステップ 5.9

分子を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 5.9.1

$- 1$ に $3$ をかけます。

$y' = - \frac{\frac{1}{3} v^{\frac{1 - 3}{3}} \frac{d}{d x} [v]}{v^{\frac{2}{3}}}$

ステップ 5.9.2

$1$ から $3$ を引きます。

$y' = - \frac{\frac{1}{3} v^{\frac{- 2}{3}} \frac{d}{d x} [v]}{v^{\frac{2}{3}}}$

ステップ 5.10

分数の前に負数を移動させます。

$y' = - \frac{\frac{1}{3} v^{- \frac{2}{3}} \frac{d}{d x} [v]}{v^{\frac{2}{3}}}$

ステップ 5.11

$\frac{1}{3}$ と $v^{- \frac{2}{3}}$ をまとめます。

$y' = - \frac{\frac{v^{- \frac{2}{3}}}{3} \frac{d}{d x} [v]}{v^{\frac{2}{3}}}$

ステップ 5.12

負の指数法則 $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ を利用して $v^{- \frac{2}{3}}$ を分母に移動させます。

$y' = - \frac{\frac{1}{3 v^{\frac{2}{3}}} \frac{d}{d x} [v]}{v^{\frac{2}{3}}}$

ステップ 5.13

$\frac{d}{d x} [v]$ を $v'$ に書き換えます。

$y' = - \frac{\frac{1}{3 v^{\frac{2}{3}}} v'}{v^{\frac{2}{3}}}$

ステップ 5.14

$\frac{1}{3 v^{\frac{2}{3}}}$ と $v'$ をまとめます。

$y' = - \frac{\frac{v'}{3 v^{\frac{2}{3}}}}{v^{\frac{2}{3}}}$

ステップ 5.15

$\frac{\frac{v'}{3 v^{\frac{2}{3}}}}{v^{\frac{2}{3}}}$ を積として書き換えます。

$y' = - (\frac{v'}{3 v^{\frac{2}{3}}} \cdot \frac{1}{v^{\frac{2}{3}}})$

ステップ 5.16

$\frac{v'}{3 v^{\frac{2}{3}}}$ に $\frac{1}{v^{\frac{2}{3}}}$ をかけます。

$y' = - \frac{v'}{3 v^{\frac{2}{3}} v^{\frac{2}{3}}}$

ステップ 5.17

指数を足して $v^{\frac{2}{3}}$ に $v^{\frac{2}{3}}$ を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 5.17.1

$v^{\frac{2}{3}}$ を移動させます。

$y' = - \frac{v'}{3 (v^{\frac{2}{3}} v^{\frac{2}{3}})}$

ステップ 5.17.2

べき乗則 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ を利用して指数を組み合わせます。

$y' = - \frac{v'}{3 v^{\frac{2}{3} + \frac{2}{3}}}$

ステップ 5.17.3

公分母の分子をまとめます。

$y' = - \frac{v'}{3 v^{\frac{2 + 2}{3}}}$

ステップ 5.17.4

$2$ と $2$ をたし算します。

$y' = - \frac{v'}{3 v^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 6

元の方程式 $\frac{d y}{d x} + \frac{1}{3} \cdot \frac{3}{x} y = \frac{2}{3} x^{4} y^{4}$ の $- \frac{v'}{3 v^{\frac{4}{3}}}$ を $\frac{d y}{d x}$ に、 $v^{- \frac{1}{3}}$ を $y$ に代入します。

$- \frac{v'}{3 v^{\frac{4}{3}}} + \frac{1}{3} \cdot \frac{3}{x} v^{- \frac{1}{3}} = \frac{2}{3} x^{4} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4}$

ステップ 7

代入された微分方程式の解を解きます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.1

微分方程式を $\frac{d v}{d x} + M (x) v = Q (x)$ として書き換えます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.1.1

$- \frac{\frac{d v}{d x}}{3 v^{\frac{4}{3}}} + \frac{1}{3} \cdot \frac{3}{x} v^{- \frac{1}{3}} = \frac{2}{3} x^{4} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4}$ の各項に $- (3 v^{\frac{4}{3}})$ を掛け、分数を消去します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.1.1.1

$- \frac{\frac{d v}{d x}}{3 v^{\frac{4}{3}}} + \frac{1}{3} \cdot \frac{3}{x} v^{- \frac{1}{3}} = \frac{2}{3} x^{4} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4}$ の各項に $- (3 v^{\frac{4}{3}})$ を掛けます。

$- \frac{\frac{d v}{d x}}{3 v^{\frac{4}{3}}} (- (3 v^{\frac{4}{3}})) + \frac{1}{3} \cdot \frac{3}{x} v^{- \frac{1}{3}} (- (3 v^{\frac{4}{3}})) = \frac{2}{3} x^{4} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} (- (3 v^{\frac{4}{3}}))$

ステップ 7.1.1.2

左辺を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.1.1.2.1

各項を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.1.1.2.1.1

$3 v^{\frac{4}{3}}$ の共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.1.1.2.1.1.1

$- \frac{\frac{d v}{d x}}{3 v^{\frac{4}{3}}}$ の先頭の負を分子に移動させます。

$\frac{- \frac{d v}{d x}}{3 v^{\frac{4}{3}}} (- (3 v^{\frac{4}{3}})) + \frac{1}{3} \cdot \frac{3}{x} v^{- \frac{1}{3}} (- (3 v^{\frac{4}{3}})) = \frac{2}{3} x^{4} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} (- (3 v^{\frac{4}{3}}))$

ステップ 7.1.1.2.1.1.2

$3 v^{\frac{4}{3}}$ を $- (3 v^{\frac{4}{3}})$ で因数分解します。

$\frac{- \frac{d v}{d x}}{3 v^{\frac{4}{3}}} (3 v^{\frac{4}{3}} (- 1)) + \frac{1}{3} \cdot \frac{3}{x} v^{- \frac{1}{3}} (- (3 v^{\frac{4}{3}})) = \frac{2}{3} x^{4} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} (- (3 v^{\frac{4}{3}}))$

ステップ 7.1.1.2.1.1.3

共通因数を約分します。

$\frac{- \frac{d v}{d x}}{3 v^{\frac{4}{3}}} (3 v^{\frac{4}{3}} \cdot - 1) + \frac{1}{3} \cdot \frac{3}{x} v^{- \frac{1}{3}} (- (3 v^{\frac{4}{3}})) = \frac{2}{3} x^{4} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} (- (3 v^{\frac{4}{3}}))$

ステップ 7.1.1.2.1.1.4

式を書き換えます。

$- \frac{d v}{d x} \cdot - 1 + \frac{1}{3} \cdot \frac{3}{x} v^{- \frac{1}{3}} (- (3 v^{\frac{4}{3}})) = \frac{2}{3} x^{4} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} (- (3 v^{\frac{4}{3}}))$

ステップ 7.1.1.2.1.2

$- 1$ に $- 1$ をかけます。

$1 \frac{d v}{d x} + \frac{1}{3} \cdot \frac{3}{x} v^{- \frac{1}{3}} (- (3 v^{\frac{4}{3}})) = \frac{2}{3} x^{4} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} (- (3 v^{\frac{4}{3}}))$

ステップ 7.1.1.2.1.3

$\frac{d v}{d x}$ に $1$ をかけます。

$\frac{d v}{d x} + \frac{1}{3} \cdot \frac{3}{x} v^{- \frac{1}{3}} (- (3 v^{\frac{4}{3}})) = \frac{2}{3} x^{4} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} (- (3 v^{\frac{4}{3}}))$

ステップ 7.1.1.2.1.4

指数を足して $v^{- \frac{1}{3}}$ に $v^{\frac{4}{3}}$ を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.1.1.2.1.4.1

$v^{\frac{4}{3}}$ を移動させます。

$\frac{d v}{d x} + \frac{1}{3} \cdot \frac{3}{x} (v^{\frac{4}{3}} v^{- \frac{1}{3}}) (- 1 \cdot (3)) = \frac{2}{3} x^{4} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} (- (3 v^{\frac{4}{3}}))$

ステップ 7.1.1.2.1.4.2

べき乗則 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ を利用して指数を組み合わせます。

$\frac{d v}{d x} + \frac{1}{3} \cdot \frac{3}{x} v^{\frac{4}{3} - \frac{1}{3}} (- 1 \cdot (3)) = \frac{2}{3} x^{4} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} (- (3 v^{\frac{4}{3}}))$

ステップ 7.1.1.2.1.4.3

公分母の分子をまとめます。

$\frac{d v}{d x} + \frac{1}{3} \cdot \frac{3}{x} v^{\frac{4 - 1}{3}} (- 1 \cdot (3)) = \frac{2}{3} x^{4} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} (- (3 v^{\frac{4}{3}}))$

ステップ 7.1.1.2.1.4.4

$4$ から $1$ を引きます。

$\frac{d v}{d x} + \frac{1}{3} \cdot \frac{3}{x} v^{\frac{3}{3}} (- 1 \cdot (3)) = \frac{2}{3} x^{4} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} (- (3 v^{\frac{4}{3}}))$

ステップ 7.1.1.2.1.4.5

$3$ を $3$ で割ります。

$\frac{d v}{d x} + \frac{1}{3} \cdot \frac{3}{x} v^{1} (- 1 \cdot (3)) = \frac{2}{3} x^{4} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} (- (3 v^{\frac{4}{3}}))$

ステップ 7.1.1.2.1.5

$\frac{1}{3} \cdot \frac{3}{x} v^{1} (- 1 \cdot (3))$ を簡約します。

$\frac{d v}{d x} + \frac{1}{3} \cdot \frac{3}{x} v (- 1 \cdot (3)) = \frac{2}{3} x^{4} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} (- (3 v^{\frac{4}{3}}))$

ステップ 7.1.1.2.1.6

$3$ の共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.1.1.2.1.6.1

共通因数を約分します。

$\frac{d v}{d x} + \frac{1}{3} \cdot \frac{3}{x} v (- 1 \cdot (3)) = \frac{2}{3} x^{4} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} (- (3 v^{\frac{4}{3}}))$

ステップ 7.1.1.2.1.6.2

式を書き換えます。

$\frac{d v}{d x} + \frac{1}{x} v (- 1 \cdot (3)) = \frac{2}{3} x^{4} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} (- (3 v^{\frac{4}{3}}))$

ステップ 7.1.1.2.1.7

$\frac{1}{x}$ と $v$ をまとめます。

$\frac{d v}{d x} + \frac{v}{x} (- 1 \cdot (3)) = \frac{2}{3} x^{4} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} (- (3 v^{\frac{4}{3}}))$

ステップ 7.1.1.2.1.8

$- 1$ に $3$ をかけます。

$\frac{d v}{d x} + \frac{v}{x} \cdot - 3 = \frac{2}{3} x^{4} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} (- (3 v^{\frac{4}{3}}))$

ステップ 7.1.1.2.1.9

$\frac{v}{x}$ と $- 3$ をまとめます。

$\frac{d v}{d x} + \frac{v \cdot - 3}{x} = \frac{2}{3} x^{4} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} (- (3 v^{\frac{4}{3}}))$

ステップ 7.1.1.2.1.10

$- 3$ を $v$ の左に移動させます。

$\frac{d v}{d x} + \frac{- 3 \cdot v}{x} = \frac{2}{3} x^{4} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} (- (3 v^{\frac{4}{3}}))$

ステップ 7.1.1.2.1.11

分数の前に負数を移動させます。

$\frac{d v}{d x} - \frac{3 v}{x} = \frac{2}{3} x^{4} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} (- (3 v^{\frac{4}{3}}))$

ステップ 7.1.1.3

右辺を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.1.1.3.1

$\frac{2}{3}$ と $x^{4}$ をまとめます。

$\frac{d v}{d x} - \frac{3 v}{x} = \frac{2 x^{4}}{3} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} (- (3 v^{\frac{4}{3}}))$

ステップ 7.1.1.3.2

積の可換性を利用して書き換えます。

$\frac{d v}{d x} - \frac{3 v}{x} = - 1 \cdot 3 \frac{2 x^{4}}{3} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} v^{\frac{4}{3}}$

ステップ 7.1.1.3.3

$3$ の共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.1.1.3.3.1

$3$ を $- 1 \cdot 3$ で因数分解します。

$\frac{d v}{d x} - \frac{3 v}{x} = 3 \cdot - 1 \frac{2 x^{4}}{3} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} v^{\frac{4}{3}}$

ステップ 7.1.1.3.3.2

共通因数を約分します。

$\frac{d v}{d x} - \frac{3 v}{x} = 3 \cdot - 1 \frac{2 x^{4}}{3} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} v^{\frac{4}{3}}$

ステップ 7.1.1.3.3.3

式を書き換えます。

$\frac{d v}{d x} - \frac{3 v}{x} = - (2 x^{4}) {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} v^{\frac{4}{3}}$

ステップ 7.1.1.3.4

式を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.1.1.3.4.1

$2$ に $- 1$ をかけます。

$\frac{d v}{d x} - \frac{3 v}{x} = - 2 x^{4} {(v^{- \frac{1}{3}})}^{4} v^{\frac{4}{3}}$

ステップ 7.1.1.3.4.2

${(v^{- \frac{1}{3}})}^{4}$ の指数を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.1.1.3.4.2.1

べき乗則を当てはめて、指数 ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ をかけ算します。

$\frac{d v}{d x} - \frac{3 v}{x} = - 2 x^{4} v^{- \frac{1}{3} \cdot 4} v^{\frac{4}{3}}$

ステップ 7.1.1.3.4.2.2

$- \frac{1}{3} \cdot 4$ を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.1.1.3.4.2.2.1

$4$ に $- 1$ をかけます。

$\frac{d v}{d x} - \frac{3 v}{x} = - 2 x^{4} v^{- 4 (\frac{1}{3})} v^{\frac{4}{3}}$

ステップ 7.1.1.3.4.2.2.2

$- 4$ と $\frac{1}{3}$ をまとめます。

$\frac{d v}{d x} - \frac{3 v}{x} = - 2 x^{4} v^{\frac{- 4}{3}} v^{\frac{4}{3}}$

ステップ 7.1.1.3.4.2.3

分数の前に負数を移動させます。

$\frac{d v}{d x} - \frac{3 v}{x} = - 2 x^{4} v^{- \frac{4}{3}} v^{\frac{4}{3}}$

ステップ 7.1.1.3.5

指数を足して $v^{- \frac{4}{3}}$ に $v^{\frac{4}{3}}$ を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.1.1.3.5.1

$v^{\frac{4}{3}}$ を移動させます。

$\frac{d v}{d x} - \frac{3 v}{x} = - 2 x^{4} (v^{\frac{4}{3}} v^{- \frac{4}{3}})$

ステップ 7.1.1.3.5.2

べき乗則 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ を利用して指数を組み合わせます。

$\frac{d v}{d x} - \frac{3 v}{x} = - 2 x^{4} v^{\frac{4}{3} - \frac{4}{3}}$

ステップ 7.1.1.3.5.3

公分母の分子をまとめます。

$\frac{d v}{d x} - \frac{3 v}{x} = - 2 x^{4} v^{\frac{4 - 4}{3}}$

ステップ 7.1.1.3.5.4

$4$ から $4$ を引きます。

$\frac{d v}{d x} - \frac{3 v}{x} = - 2 x^{4} v^{\frac{0}{3}}$

ステップ 7.1.1.3.5.5

$0$ を $3$ で割ります。

$\frac{d v}{d x} - \frac{3 v}{x} = - 2 x^{4} v^{0}$

ステップ 7.1.1.3.6

$- 2 x^{4} v^{0}$ を簡約します。

$\frac{d v}{d x} - \frac{3 v}{x} = - 2 x^{4}$

ステップ 7.1.2

$v$ を $- \frac{3 v}{x}$ で因数分解します。

$\frac{d v}{d x} + v (- \frac{3}{x}) = - 2 x^{4}$

ステップ 7.1.3

$v$ と $- \frac{3}{x}$ を並べ替えます。

$\frac{d v}{d x} - \frac{3}{x} v = - 2 x^{4}$

ステップ 7.2

$P (x) = - \frac{3}{x}$ のとき、積分因数は公式 $e^{\int P (x) d x}$ で定義されます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.2.1

積分を設定します。

$e^{\int - \frac{3}{x} d x}$

ステップ 7.2.2

$- \frac{3}{x}$ を積分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.2.2.1

$- 1$ は $x$ に対して定数なので、 $- 1$ を積分の外に移動させます。

$e^{- \int \frac{3}{x} d x}$

ステップ 7.2.2.2

$3$ は $x$ に対して定数なので、 $3$ を積分の外に移動させます。

$e^{- (3 \int \frac{1}{x} d x)}$

ステップ 7.2.2.3

$3$ に $- 1$ をかけます。

$e^{- 3 \int \frac{1}{x} d x}$

ステップ 7.2.2.4

$\frac{1}{x}$ の $x$ に関する積分は $\ln (| x |)$ です。

$e^{- 3 (\ln (| x |) + C)}$

ステップ 7.2.2.5

簡約します。

$e^{- 3 \ln (| x |) + C}$

ステップ 7.2.3

積分定数を削除します。

$e^{- 3 \ln (x)}$

ステップ 7.2.4

対数のべき乗則を利用します。

$e^{\ln (x^{- 3})}$

ステップ 7.2.5

指数関数と対数関数は逆関数です。

$x^{- 3}$

ステップ 7.2.6

負の指数法則 $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ を利用して式を書き換えます。

$\frac{1}{x^{3}}$

ステップ 7.3

各項に積分因数 $\frac{1}{x^{3}}$ を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.3.1

各項に $\frac{1}{x^{3}}$ を掛けます。

$\frac{1}{x^{3}} \frac{d v}{d x} + \frac{1}{x^{3}} (- \frac{3}{x} v) = \frac{1}{x^{3}} (- 2 x^{4})$

ステップ 7.3.2

各項を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.3.2.1

$\frac{1}{x^{3}}$ と $\frac{d v}{d x}$ をまとめます。

$\frac{\frac{d v}{d x}}{x^{3}} + \frac{1}{x^{3}} (- \frac{3}{x} v) = \frac{1}{x^{3}} (- 2 x^{4})$

ステップ 7.3.2.2

積の可換性を利用して書き換えます。

$\frac{\frac{d v}{d x}}{x^{3}} - \frac{1}{x^{3}} (\frac{3}{x} v) = \frac{1}{x^{3}} (- 2 x^{4})$

ステップ 7.3.2.3

$\frac{3}{x}$ と $v$ をまとめます。

$\frac{\frac{d v}{d x}}{x^{3}} - \frac{1}{x^{3}} \cdot \frac{3 v}{x} = \frac{1}{x^{3}} (- 2 x^{4})$

ステップ 7.3.2.4

$- \frac{1}{x^{3}} \cdot \frac{3 v}{x}$ を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.3.2.4.1

$\frac{3 v}{x}$ に $\frac{1}{x^{3}}$ をかけます。

$\frac{\frac{d v}{d x}}{x^{3}} - \frac{3 v}{x \cdot x^{3}} = \frac{1}{x^{3}} (- 2 x^{4})$

ステップ 7.3.2.4.2

指数を足して $x$ に $x^{3}$ を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.3.2.4.2.1

$x$ に $x^{3}$ をかけます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.3.2.4.2.1.1

$x$ を $1$ 乗します。

$\frac{\frac{d v}{d x}}{x^{3}} - \frac{3 v}{x^{1} x^{3}} = \frac{1}{x^{3}} (- 2 x^{4})$

ステップ 7.3.2.4.2.1.2

べき乗則 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ を利用して指数を組み合わせます。

$\frac{\frac{d v}{d x}}{x^{3}} - \frac{3 v}{x^{1 + 3}} = \frac{1}{x^{3}} (- 2 x^{4})$

ステップ 7.3.2.4.2.2

$1$ と $3$ をたし算します。

$\frac{\frac{d v}{d x}}{x^{3}} - \frac{3 v}{x^{4}} = \frac{1}{x^{3}} (- 2 x^{4})$

ステップ 7.3.3

積の可換性を利用して書き換えます。

$\frac{\frac{d v}{d x}}{x^{3}} - \frac{3 v}{x^{4}} = - 2 \frac{1}{x^{3}} x^{4}$

ステップ 7.3.4

$- 2$ と $\frac{1}{x^{3}}$ をまとめます。

$\frac{\frac{d v}{d x}}{x^{3}} - \frac{3 v}{x^{4}} = \frac{- 2}{x^{3}} x^{4}$

ステップ 7.3.5

$x^{3}$ の共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.3.5.1

$x^{3}$ を $x^{4}$ で因数分解します。

$\frac{\frac{d v}{d x}}{x^{3}} - \frac{3 v}{x^{4}} = \frac{- 2}{x^{3}} (x^{3} x)$

ステップ 7.3.5.2

共通因数を約分します。

$\frac{\frac{d v}{d x}}{x^{3}} - \frac{3 v}{x^{4}} = \frac{- 2}{x^{3}} (x^{3} x)$

ステップ 7.3.5.3

式を書き換えます。

$\frac{\frac{d v}{d x}}{x^{3}} - \frac{3 v}{x^{4}} = - 2 x$

ステップ 7.4

左辺を積を微分した結果として書き換えます。

$\frac{d}{d x} [\frac{1}{x^{3}} v] = - 2 x$

ステップ 7.5

各辺の積分を設定します。

$\int \frac{d}{d x} [\frac{1}{x^{3}} v] d x = \int - 2 x d x$

ステップ 7.6

左辺を積分します。

$\frac{1}{x^{3}} v = \int - 2 x d x$

ステップ 7.7

右辺を積分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.7.1

$- 2$ は $x$ に対して定数なので、 $- 2$ を積分の外に移動させます。

$\frac{1}{x^{3}} v = - 2 \int x d x$

ステップ 7.7.2

べき乗則では、 $x$ の $x$ に関する積分は $\frac{1}{2} x^{2}$ です。

$\frac{1}{x^{3}} v = - 2 (\frac{1}{2} x^{2} + C)$

ステップ 7.7.3

答えを簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.7.3.1

$- 2 (\frac{1}{2} x^{2} + C)$ を $- 2 (\frac{1}{2}) x^{2} + C$ に書き換えます。

$\frac{1}{x^{3}} v = - 2 (\frac{1}{2}) x^{2} + C$

ステップ 7.7.3.2

簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.7.3.2.1

$- 2$ と $\frac{1}{2}$ をまとめます。

$\frac{1}{x^{3}} v = \frac{- 2}{2} x^{2} + C$

ステップ 7.7.3.2.2

$- 2$ と $2$ の共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.7.3.2.2.1

$2$ を $- 2$ で因数分解します。

$\frac{1}{x^{3}} v = \frac{2 \cdot - 1}{2} x^{2} + C$

ステップ 7.7.3.2.2.2

共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.7.3.2.2.2.1

$2$ を $2$ で因数分解します。

$\frac{1}{x^{3}} v = \frac{2 \cdot - 1}{2 (1)} x^{2} + C$

ステップ 7.7.3.2.2.2.2

共通因数を約分します。

$\frac{1}{x^{3}} v = \frac{2 \cdot - 1}{2 \cdot 1} x^{2} + C$

ステップ 7.7.3.2.2.2.3

式を書き換えます。

$\frac{1}{x^{3}} v = \frac{- 1}{1} x^{2} + C$

ステップ 7.7.3.2.2.2.4

$- 1$ を $1$ で割ります。

$\frac{1}{x^{3}} v = - x^{2} + C$

ステップ 7.8

$v$ について解きます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.8.1

$\frac{1}{x^{3}}$ と $v$ をまとめます。

$\frac{v}{x^{3}} = - x^{2} + C$

ステップ 7.8.2

両辺に $x^{3}$ を掛けます。

$\frac{v}{x^{3}} x^{3} = (- x^{2} + C) x^{3}$

ステップ 7.8.3

簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.8.3.1

左辺を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.8.3.1.1

$x^{3}$ の共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.8.3.1.1.1

共通因数を約分します。

$\frac{v}{x^{3}} x^{3} = (- x^{2} + C) x^{3}$

ステップ 7.8.3.1.1.2

式を書き換えます。

$v = (- x^{2} + C) x^{3}$

ステップ 7.8.3.2

右辺を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.8.3.2.1

$(- x^{2} + C) x^{3}$ を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.8.3.2.1.1

分配則を当てはめます。

$v = - x^{2} x^{3} + C x^{3}$

ステップ 7.8.3.2.1.2

指数を足して $x^{2}$ に $x^{3}$ を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.8.3.2.1.2.1

$x^{3}$ を移動させます。

$v = - (x^{3} x^{2}) + C x^{3}$

ステップ 7.8.3.2.1.2.2

べき乗則 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ を利用して指数を組み合わせます。

$v = - x^{3 + 2} + C x^{3}$

ステップ 7.8.3.2.1.2.3

$3$ と $2$ をたし算します。

$v = - x^{5} + C x^{3}$

ステップ 8

$y^{- 3}$ を $v$ に代入します。

$y^{- 3} = - x^{5} + C x^{3}$

微分積分 例

微分積分例