Математический анализ Примеры

Решите Дифференциальное Уравнение (dy)/(dx)+(2y)/x=(x-1)y^2
Этап 1
Перепишем дифференциальное уравнение в виде, подходящем для применения метода Бернулли.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1
Вынесем множитель из .
Этап 1.2
Изменим порядок и .
Этап 2
Чтобы решить дифференциальное уравнение, пусть , где  — показатель степени .
Этап 3
Решим уравнение относительно .
Этап 4
Возьмем производную по .
Этап 5
Возьмем производную по .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.1
Возьмем производную от .
Этап 5.2
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 5.3
Продифференцируем, используя правило частного, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 5.4
Продифференцируем, используя правило константы.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.4.1
Умножим на .
Этап 5.4.2
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 5.4.3
Упростим выражение.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.4.3.1
Умножим на .
Этап 5.4.3.2
Вычтем из .
Этап 5.4.3.3
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 5.5
Перепишем в виде .
Этап 6
Подставим вместо и вместо в исходное уравнение .
Этап 7
Решим подставленное дифференциальное уравнение.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.1
Перепишем дифференциальное уравнение в виде .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.1.1
Каждый член в умножим на , чтобы убрать дроби.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.1.1.1
Умножим каждый член на .
Этап 7.1.1.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.1.1.2.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.1.1.2.1.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.1.1.2.1.1.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 7.1.1.2.1.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 7.1.1.2.1.1.3
Сократим общий множитель.
Этап 7.1.1.2.1.1.4
Перепишем это выражение.
Этап 7.1.1.2.1.2
Умножим на .
Этап 7.1.1.2.1.3
Умножим на .
Этап 7.1.1.2.1.4
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 7.1.1.2.1.5
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.1.1.2.1.5.1
Перенесем .
Этап 7.1.1.2.1.5.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 7.1.1.2.1.5.3
Вычтем из .
Этап 7.1.1.2.1.6
Упростим .
Этап 7.1.1.2.1.7
Объединим и .
Этап 7.1.1.2.1.8
Перенесем влево от .
Этап 7.1.1.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.1.1.3.1
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 7.1.1.3.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 7.1.1.3.3
Упростим выражение.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.1.1.3.3.1
Умножим на .
Этап 7.1.1.3.3.2
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.1.1.3.3.2.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 7.1.1.3.3.2.2
Умножим на .
Этап 7.1.1.3.4
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.1.1.3.4.1
Перенесем .
Этап 7.1.1.3.4.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 7.1.1.3.4.3
Вычтем из .
Этап 7.1.1.3.5
Упростим .
Этап 7.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 7.1.3
Изменим порядок и .
Этап 7.2
Интегрирующий множитель определяется по формуле , где .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.2.1
Зададим интегрирование.
Этап 7.2.2
Проинтегрируем .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.2.2.1
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 7.2.2.2
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 7.2.2.3
Умножим на .
Этап 7.2.2.4
Интеграл по имеет вид .
Этап 7.2.2.5
Упростим.
Этап 7.2.3
Уберем постоянную интегрирования.
Этап 7.2.4
Применим правило степени для логарифма.
Этап 7.2.5
Экспонента и логарифм являются обратными функциями.
Этап 7.2.6
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 7.3
Умножим каждый член на интегрирующий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.1
Умножим каждый член на .
Этап 7.3.2
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.2.1
Объединим и .
Этап 7.3.2.2
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 7.3.2.3
Объединим и .
Этап 7.3.2.4
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.2.4.1
Умножим на .
Этап 7.3.2.4.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.2.4.2.1
Умножим на .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.2.4.2.1.1
Возведем в степень .
Этап 7.3.2.4.2.1.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 7.3.2.4.2.2
Добавим и .
Этап 7.3.3
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.1
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 7.3.3.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.2.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 7.3.3.2.2
Вынесем множитель из .
Этап 7.3.3.2.3
Сократим общий множитель.
Этап 7.3.3.2.4
Перепишем это выражение.
Этап 7.3.3.3
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 7.3.3.4
Умножим на .
Этап 7.4
Перепишем левую часть как результат дифференцирования произведения.
Этап 7.5
Зададим интеграл на каждой стороне.
Этап 7.6
Проинтегрируем левую часть.
Этап 7.7
Проинтегрируем правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.7.1
Разделим данный интеграл на несколько интегралов.
Этап 7.7.2
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 7.7.3
Интеграл по имеет вид .
Этап 7.7.4
Применим основные правила для показателей степени.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.7.4.1
Вынесем из знаменателя, возведя в степень.
Этап 7.7.4.2
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.7.4.2.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 7.7.4.2.2
Умножим на .
Этап 7.7.5
По правилу степени интеграл по имеет вид .
Этап 7.7.6
Упростим.
Этап 7.8
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.8.1
Перенесем все члены с переменными в левую часть уравнения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.8.1.1
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 7.8.1.2
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 7.8.1.3
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 7.8.1.4
Объединим и .
Этап 7.8.2
Перенесем все члены без в правую часть уравнения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.8.2.1
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 7.8.2.2
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 7.8.2.3
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 7.8.3
Умножим обе части на .
Этап 7.8.4
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.8.4.1
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.8.4.1.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.8.4.1.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 7.8.4.1.1.2
Перепишем это выражение.
Этап 7.8.4.2
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.8.4.2.1
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.8.4.2.1.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 7.8.4.2.1.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.8.4.2.1.2.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 7.8.4.2.1.2.2
Вынесем множитель из .
Этап 7.8.4.2.1.2.3
Сократим общий множитель.
Этап 7.8.4.2.1.2.4
Перепишем это выражение.
Этап 7.8.4.2.1.3
Упростим выражение.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.8.4.2.1.3.1
Перепишем в виде .
Этап 7.8.4.2.1.3.2
Изменим порядок множителей в .
Этап 7.8.4.2.1.3.3
Перенесем .
Этап 7.8.4.2.1.3.4
Изменим порядок и .
Этап 8
Подставим вместо .