미적분 예제

$\frac{d u}{d t} = 35 + 7 u + 5 t + u t$

단계 1

변수를 분리합니다.

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단계 1.1

인수분해합니다.

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단계 1.1.1

각 그룹에서 최대공약수를 밖으로 뺍니다.

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단계 1.1.1.1

처음 두 항과 마지막 두 항을 묶습니다.

$\frac{d u}{d t} = (35 + 7 u) + 5 t + u t$

단계 1.1.1.2

각 그룹에서 최대공약수를 밖으로 뺍니다.

$\frac{d u}{d t} = 7 (5 + u) + t \cdot (5 + u)$

단계 1.1.2

최대공약수 $5 + u$ 을 밖으로 빼어 다항식을 인수분해합니다.

$\frac{d u}{d t} = (5 + u) (7 + t)$

단계 1.2

양변에 $\frac{1}{5 + u}$ 을 곱합니다.

$\frac{1}{5 + u} \frac{d u}{d t} = \frac{1}{5 + u} ((5 + u) (7 + t))$

단계 1.3

$5 + u$ 의 공약수로 약분합니다.

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단계 1.3.1

공약수로 약분합니다.

$\frac{1}{5 + u} \frac{d u}{d t} = \frac{1}{5 + u} ((5 + u) (7 + t))$

단계 1.3.2

수식을 다시 씁니다.

$\frac{1}{5 + u} \frac{d u}{d t} = 7 + t$

단계 1.4

식을 다시 씁니다.

$\frac{1}{5 + u} d u = (7 + t) d t$

단계 2

양변을 적분합니다.

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단계 2.1

각 변의 적분을 구합니다.

$\int \frac{1}{5 + u} d u = \int 7 + t d t$

단계 2.2

좌변을 적분합니다.

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단계 2.2.1

먼저 $u_{1} = 5 + u$ 로 정의합니다. 그러면 $d u_{1} = d u$ 가 됩니다. 이 식을 $u_{1}$ 와 $d$ $u_{1}$ 를 이용하여 다시 씁니다.

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단계 2.2.1.1

$u_{1} = 5 + u$ 로 둡니다. $\frac{d u_{1}}{d u}$ 를 구합니다.

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단계 2.2.1.1.1

$5 + u$ 를 미분합니다.

$\frac{d}{d u} [5 + u]$

단계 2.2.1.1.2

합의 법칙에 의해 $5 + u$ 를 $u$ 에 대해 미분하면 $\frac{d}{d u} [5] + \frac{d}{d u} [u]$ 가 됩니다.

$\frac{d}{d u} [5] + \frac{d}{d u} [u]$

단계 2.2.1.1.3

$5$ 이 $u$ 에 대해 일정하므로, $5$ 를 $u$ 에 대해 미분하면 $5$ 입니다.

$0 + \frac{d}{d u} [u]$

단계 2.2.1.1.4

$n = 1$ 일 때 $\frac{d}{d u} [u^{n}]$ 는 $n u^{n - 1}$ 이라는 멱의 법칙을 이용하여 미분합니다.

$0 + 1$

단계 2.2.1.1.5

$0$ 를 $1$ 에 더합니다.

$1$

단계 2.2.1.2

$u_{1}$ 와 $d u_{1}$ 를 사용해 문제를 바꿔 씁니다.

$\int \frac{1}{u_{1}} d u_{1} = \int 7 + t d t$

단계 2.2.2

$\frac{1}{u_{1}}$ 를 $u_{1}$ 에 대해 적분하면 $\ln (| u_{1} |)$ 입니다.

$\ln (| u_{1} |) + C_{1} = \int 7 + t d t$

단계 2.2.3

$u_{1}$ 를 모두 $5 + u$ 로 바꿉니다.

$\ln (| 5 + u |) + C_{1} = \int 7 + t d t$

단계 2.3

우변을 적분합니다.

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단계 2.3.1

하나의 적분을 여러 개의 적분으로 나눕니다.

$\ln (| 5 + u |) + C_{1} = \int 7 d t + \int t d t$

단계 2.3.2

상수 규칙을 적용합니다.

$\ln (| 5 + u |) + C_{1} = 7 t + C_{2} + \int t d t$

단계 2.3.3

멱의 법칙에 의해 $t$ 를 $t$ 에 대해 적분하면 $\frac{1}{2} t^{2}$ 가 됩니다.

$\ln (| 5 + u |) + C_{1} = 7 t + C_{2} + \frac{1}{2} t^{2} + C_{3}$

단계 2.3.4

간단히 합니다.

$\ln (| 5 + u |) + C_{1} = 7 t + \frac{1}{2} t^{2} + C_{4}$

단계 2.3.5

항을 다시 정렬합니다.

$\ln (| 5 + u |) + C_{1} = \frac{1}{2} t^{2} + 7 t + C_{4}$

단계 2.4

우변에 적분 상수를 $C$ 로 묶습니다.

$\ln (| 5 + u |) = \frac{1}{2} t^{2} + 7 t + C$

단계 3

$u$ 에 대해 풉니다.

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단계 3.1

$u$ 을 구하기 위해 로그의 성질을 이용하여 방정식을 다시 씁니다.

$e^{\ln (| 5 + u |)} = e^{\frac{1}{2} t^{2} + 7 t + C}$

단계 3.2

로그의 정의를 이용하여 $\ln (| 5 + u |) = \frac{1}{2} t^{2} + 7 t + C$ 를 지수 형태로 다시 씁니다. 만약 $x$ 와 $b$ 가 양의 실수와 $b \neq 1$ 이면, $\log_{b} (x) = y$ 는 $b^{y} = x$ 와 같습니다.

$e^{\frac{1}{2} t^{2} + 7 t + C} = | 5 + u |$

단계 3.3

$u$ 에 대해 풉니다.

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단계 3.3.1

$| 5 + u | = e^{\frac{1}{2} t^{2} + 7 t + C}$ 로 방정식을 다시 씁니다.

$| 5 + u | = e^{\frac{1}{2} t^{2} + 7 t + C}$

단계 3.3.2

$\frac{1}{2}$ 와 $t^{2}$ 을 묶습니다.

$| 5 + u | = e^{\frac{t^{2}}{2} + 7 t + C}$

단계 3.3.3

절대값의 항을 제거합니다. $| x | = \pm x$ 이므로 방정식 우변에 $\pm$ 이 생깁니다.

$5 + u = \pm e^{\frac{t^{2}}{2} + 7 t + C}$

단계 3.3.4

방정식의 양변에서 $5$ 를 뺍니다.

$u = \pm e^{\frac{t^{2}}{2} + 7 t + C} - 5$

단계 4

상수 항을 하나로 묶습니다.

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단계 4.1

$e^{\frac{t^{2}}{2} + 7 t + C}$ 을 $e^{\frac{t^{2}}{2} + 7 t} e^{C}$ 로 바꿔 씁니다.

$u = \pm e^{\frac{t^{2}}{2} + 7 t} e^{C} - 5$

단계 4.2

$e^{\frac{t^{2}}{2} + 7 t}$ 와 $e^{C}$ 을 다시 정렬합니다.

$u = \pm e^{C} e^{\frac{t^{2}}{2} + 7 t} - 5$

단계 4.3

양 또는 음의 상수를 결합합니다.

$u = C e^{\frac{t^{2}}{2} + 7 t} - 5$