Математический анализ Примеры

Решите Дифференциальное Уравнение (dy)/(dt)+3y=13sin(2t) , y(0)=6
,
Этап 1
Интегрирующий множитель определяется по формуле , где .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1
Зададим интегрирование.
Этап 1.2
Применим правило дифференцирования постоянных функций.
Этап 1.3
Уберем постоянную интегрирования.
Этап 2
Умножим каждый член на интегрирующий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.1
Умножим каждый член на .
Этап 2.2
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.3
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.4
Изменим порядок множителей в .
Этап 3
Перепишем левую часть как результат дифференцирования произведения.
Этап 4
Зададим интеграл на каждой стороне.
Этап 5
Проинтегрируем левую часть.
Этап 6
Проинтегрируем правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 6.2
Изменим порядок и .
Этап 6.3
Проинтегрируем по частям, используя формулу , где и .
Этап 6.4
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 6.5
Объединим дроби.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.5.1
Объединим и .
Этап 6.5.2
Объединим и .
Этап 6.5.3
Объединим и .
Этап 6.5.4
Изменим порядок и .
Этап 6.6
Проинтегрируем по частям, используя формулу , где и .
Этап 6.7
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 6.8
Упростим члены.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.8.1
Объединим и .
Этап 6.8.2
Объединим и .
Этап 6.8.3
Объединим и .
Этап 6.8.4
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 6.8.5
Умножим на .
Этап 6.8.6
Умножим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.8.6.1
Умножим на .
Этап 6.8.6.2
Умножим на .
Этап 6.8.6.3
Умножим на .
Этап 6.8.7
Умножим на .
Этап 6.8.8
Умножим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.8.8.1
Умножим на .
Этап 6.8.8.2
Умножим на .
Этап 6.9
Найдя решение для , получим = .
Этап 6.10
Упростим ответ.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.10.1
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.10.1.1
Перенесем влево от .
Этап 6.10.1.2
Умножим на обратную дробь, чтобы разделить на .
Этап 6.10.2
Перепишем в виде .
Этап 6.10.3
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.10.3.1
Перенесем влево от .
Этап 6.10.3.2
Умножим на .
Этап 6.10.3.3
Сократим общий множитель и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.10.3.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 6.10.3.3.2
Сократим общие множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.10.3.3.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 6.10.3.3.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 6.10.3.3.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 6.10.3.4
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 6.10.4
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.10.4.1
Изменим порядок множителей в .
Этап 6.10.4.2
Изменим порядок множителей в .
Этап 7
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.1
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.1.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.1.1.1
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.1.1.1.1
Объединим и .
Этап 7.1.1.1.2
Объединим и .
Этап 7.1.1.2
Перенесем влево от .
Этап 7.1.1.3
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.1.1.3.1
Объединим и .
Этап 7.1.1.3.2
Объединим и .
Этап 7.1.1.4
Избавимся от ненужных скобок.
Этап 7.1.1.5
Перенесем влево от .
Этап 7.1.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 7.1.3
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.1.3.1
Сократим общий множитель.
Этап 7.1.3.2
Перепишем это выражение.
Этап 7.1.4
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.1.4.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 7.1.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 7.1.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 7.1.5
Изменим порядок множителей в .
Этап 7.2
Разделим каждый член на и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.2.1
Разделим каждый член на .
Этап 7.2.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.2.2.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.2.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 7.2.2.1.2
Разделим на .
Этап 7.2.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.2.3.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.2.3.1.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.2.3.1.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 7.2.3.1.1.2
Разделим на .
Этап 7.2.3.1.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.2.3.1.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 7.2.3.1.2.2
Разделим на .
Этап 8
Используем начальное условие, чтобы найти значение , подставив вместо и вместо в .
Этап 9
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.1
Перепишем уравнение в виде .
Этап 9.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.2.1
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.2.1.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.2.1.1.1
Умножим на .
Этап 9.2.1.1.2
Точное значение : .
Этап 9.2.1.1.3
Умножим на .
Этап 9.2.1.1.4
Умножим на .
Этап 9.2.1.1.5
Точное значение : .
Этап 9.2.1.1.6
Умножим на .
Этап 9.2.1.1.7
Упростим знаменатель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.2.1.1.7.1
Умножим на .
Этап 9.2.1.1.7.2
Любое число в степени равно .
Этап 9.2.1.1.8
Разделим на .
Этап 9.2.1.2
Вычтем из .
Этап 9.3
Перенесем все члены без в правую часть уравнения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.3.1
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 9.3.2
Добавим и .
Этап 10
Подставим вместо в и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.1
Подставим вместо .