Математический анализ Примеры

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

Этап 1

Разделим переменные.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1

Умножим обе части на $y$ .

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

Этап 1.2

Сократим общий множитель $y$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.2.1

Сократим общий множитель.

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

Этап 1.2.2

Перепишем это выражение.

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

Этап 1.3

Перепишем уравнение.

$y d y = (4 x^{2} + 1) d x$

Этап 2

Проинтегрируем обе части.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.1

Зададим интеграл на каждой стороне.

$\int y d y = \int 4 x^{2} + 1 d x$

Этап 2.2

По правилу степени интеграл $y$ по $y$ имеет вид $\frac{1}{2} y^{2}$ .

$\frac{1}{2} y^{2} + C_{1} = \int 4 x^{2} + 1 d x$

Этап 2.3

Проинтегрируем правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.3.1

Разделим данный интеграл на несколько интегралов.

$\frac{1}{2} y^{2} + C_{1} = \int 4 x^{2} d x + \int d x$

Этап 2.3.2

Поскольку $4$ — константа по отношению к $x$ , вынесем $4$ из-под знака интеграла.

$\frac{1}{2} y^{2} + C_{1} = 4 \int x^{2} d x + \int d x$

Этап 2.3.3

По правилу степени интеграл $x^{2}$ по $x$ имеет вид $\frac{1}{3} x^{3}$ .

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

Этап 2.3.4

Применим правило дифференцирования постоянных функций.

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

Этап 2.3.5

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.3.5.1

Объединим $\frac{1}{3}$ и $x^{3}$ .

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

Этап 2.3.5.2

Упростим.

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

Этап 2.3.5.3

Изменим порядок членов.

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

Этап 2.4

Сгруппируем постоянную интегрирования в правой части как $K$ .

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

Этап 3

Решим относительно $y$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1

Умножим обе части уравнения на $2$ .

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

Этап 3.2

Упростим обе части уравнения.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.2.1

Упростим левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.2.1.1

Упростим $2 (\frac{1}{2} y^{2})$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.2.1.1.1

Объединим $\frac{1}{2}$ и $y^{2}$ .

$2 \frac{y^{2}}{2} = 2 (\frac{4}{3} x^{3} + x + K)$

Этап 3.2.1.1.2

Сократим общий множитель $2$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.2.1.1.2.1

Сократим общий множитель.

$2 \frac{y^{2}}{2} = 2 (\frac{4}{3} x^{3} + x + K)$

Этап 3.2.1.1.2.2

Перепишем это выражение.

$y^{2} = 2 (\frac{4}{3} x^{3} + x + K)$

Этап 3.2.2

Упростим правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.2.2.1

Упростим $2 (\frac{4}{3} x^{3} + x + K)$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.2.2.1.1

Объединим $\frac{4}{3}$ и $x^{3}$ .

$y^{2} = 2 (\frac{4 x^{3}}{3} + x + K)$

Этап 3.2.2.1.2

Применим свойство дистрибутивности.

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

Этап 3.2.2.1.3

Умножим $2 \frac{4 x^{3}}{3}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.2.2.1.3.1

Объединим $2$ и $\frac{4 x^{3}}{3}$ .

$y^{2} = \frac{2 (4 x^{3})}{3} + 2 x + 2 K$

Этап 3.2.2.1.3.2

Умножим $4$ на $2$ .

$y^{2} = \frac{8 x^{3}}{3} + 2 x + 2 K$

Этап 3.3

Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.

$y = \pm \sqrt{\frac{8 x^{3}}{3} + 2 x + 2 K}$

Этап 3.4

Упростим $\pm \sqrt{\frac{8 x^{3}}{3} + 2 x + 2 K}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.4.1

Вынесем множитель $2$ из $\frac{8 x^{3}}{3} + 2 x + 2 K$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.4.1.1

Вынесем множитель $2$ из $\frac{8 x^{3}}{3}$ .

$y = \pm \sqrt{2 \frac{4 x^{3}}{3} + 2 x + 2 K}$

Этап 3.4.1.2

Вынесем множитель $2$ из $2 x$ .

$y = \pm \sqrt{2 \frac{4 x^{3}}{3} + 2 (x) + 2 K}$

Этап 3.4.1.3

Вынесем множитель $2$ из $2 K$ .

$y = \pm \sqrt{2 \frac{4 x^{3}}{3} + 2 (x) + 2 K}$

Этап 3.4.1.4

Вынесем множитель $2$ из $2 \frac{4 x^{3}}{3} + 2 (x)$ .

$y = \pm \sqrt{2 (\frac{4 x^{3}}{3} + x) + 2 K}$

Этап 3.4.1.5

Вынесем множитель $2$ из $2 (\frac{4 x^{3}}{3} + x) + 2 K$ .

$y = \pm \sqrt{2 (\frac{4 x^{3}}{3} + x + K)}$

Этап 3.4.2

Чтобы записать $x$ в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на $\frac{3}{3}$ .

$y = \pm \sqrt{2 (\frac{4 x^{3}}{3} + x \cdot \frac{3}{3} + K)}$

Этап 3.4.3

Объединим $x$ и $\frac{3}{3}$ .

$y = \pm \sqrt{2 (\frac{4 x^{3}}{3} + \frac{x \cdot 3}{3} + K)}$

Этап 3.4.4

Объединим числители над общим знаменателем.

$y = \pm \sqrt{2 (\frac{4 x^{3} + x \cdot 3}{3} + K)}$

Этап 3.4.5

Вынесем множитель $x$ из $4 x^{3} + x \cdot 3$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.4.5.1

Вынесем множитель $x$ из $4 x^{3}$ .

$y = \pm \sqrt{2 (\frac{x (4 x^{2}) + x \cdot 3}{3} + K)}$

Этап 3.4.5.2

Вынесем множитель $x$ из $x \cdot 3$ .

$y = \pm \sqrt{2 (\frac{x (4 x^{2}) + x (3)}{3} + K)}$

Этап 3.4.5.3

Вынесем множитель $x$ из $x (4 x^{2}) + x (3)$ .

$y = \pm \sqrt{2 (\frac{x (4 x^{2} + 3)}{3} + K)}$

Этап 3.4.6

Чтобы записать $K$ в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на $\frac{3}{3}$ .

$y = \pm \sqrt{2 (\frac{x (4 x^{2} + 3)}{3} + K \cdot \frac{3}{3})}$

Этап 3.4.7

Упростим члены.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.4.7.1

Объединим $K$ и $\frac{3}{3}$ .

$y = \pm \sqrt{2 (\frac{x (4 x^{2} + 3)}{3} + \frac{K \cdot 3}{3})}$

Этап 3.4.7.2

Объединим числители над общим знаменателем.

$y = \pm \sqrt{2 \frac{x (4 x^{2} + 3) + K \cdot 3}{3}}$

Этап 3.4.8

Упростим числитель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.4.8.1

Применим свойство дистрибутивности.

$y = \pm \sqrt{2 \frac{x (4 x^{2}) + x \cdot 3 + K \cdot 3}{3}}$

Этап 3.4.8.2

Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.

$y = \pm \sqrt{2 \frac{4 x \cdot x^{2} + x \cdot 3 + K \cdot 3}{3}}$

Этап 3.4.8.3

Перенесем $3$ влево от $x$ .

$y = \pm \sqrt{2 \frac{4 x \cdot x^{2} + 3 \cdot x + K \cdot 3}{3}}$

Этап 3.4.8.4

Умножим $x$ на $x^{2}$ , сложив экспоненты.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.4.8.4.1

Перенесем $x^{2}$ .

$y = \pm \sqrt{2 \frac{4 (x^{2} x) + 3 \cdot x + K \cdot 3}{3}}$

Этап 3.4.8.4.2

Умножим $x^{2}$ на $x$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.4.8.4.2.1

Возведем $x$ в степень $1$ .

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

Этап 3.4.8.4.2.2

Применим правило степени $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ для объединения показателей.

$y = \pm \sqrt{2 \frac{4 x^{2 + 1} + 3 \cdot x + K \cdot 3}{3}}$

Этап 3.4.8.4.3

Добавим $2$ и $1$ .

$y = \pm \sqrt{2 \frac{4 x^{3} + 3 \cdot x + K \cdot 3}{3}}$

$y = \pm \sqrt{2 \frac{4 x^{3} + 3 x + K \cdot 3}{3}}$

Этап 3.4.8.5

Перенесем $3$ влево от $K$ .

$y = \pm \sqrt{2 \frac{4 x^{3} + 3 x + 3 K}{3}}$

Этап 3.4.9

Объединим $2$ и $\frac{4 x^{3} + 3 x + 3 K}{3}$ .

$y = \pm \sqrt{\frac{2 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)}{3}}$

Этап 3.4.10

Перепишем $\sqrt{\frac{2 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)}{3}}$ в виде $\frac{\sqrt{2 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)}}{\sqrt{3}}$ .

$y = \pm \frac{\sqrt{2 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)}}{\sqrt{3}}$

Этап 3.4.11

Умножим $\frac{\sqrt{2 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)}}{\sqrt{3}}$ на $\frac{\sqrt{3}}{\sqrt{3}}$ .

$y = \pm \frac{\sqrt{2 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)}}{\sqrt{3}} \cdot \frac{\sqrt{3}}{\sqrt{3}}$

Этап 3.4.12

Объединим и упростим знаменатель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.4.12.1

Умножим $\frac{\sqrt{2 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)}}{\sqrt{3}}$ на $\frac{\sqrt{3}}{\sqrt{3}}$ .

$y = \pm \frac{\sqrt{2 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)} \sqrt{3}}{\sqrt{3} \sqrt{3}}$

Этап 3.4.12.2

Возведем $\sqrt{3}$ в степень $1$ .

$y = \pm \frac{\sqrt{2 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)} \sqrt{3}}{{\sqrt{3}}^{1} \sqrt{3}}$

Этап 3.4.12.3

Возведем $\sqrt{3}$ в степень $1$ .

$y = \pm \frac{\sqrt{2 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)} \sqrt{3}}{{\sqrt{3}}^{1} {\sqrt{3}}^{1}}$

Этап 3.4.12.4

Применим правило степени $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ для объединения показателей.

$y = \pm \frac{\sqrt{2 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)} \sqrt{3}}{{\sqrt{3}}^{1 + 1}}$

Этап 3.4.12.5

Добавим $1$ и $1$ .

$y = \pm \frac{\sqrt{2 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)} \sqrt{3}}{{\sqrt{3}}^{2}}$

Этап 3.4.12.6

Перепишем ${\sqrt{3}}^{2}$ в виде $3$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.4.12.6.1

С помощью $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ запишем $\sqrt{3}$ в виде $3^{\frac{1}{2}}$ .

$y = \pm \frac{\sqrt{2 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)} \sqrt{3}}{{(3^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Этап 3.4.12.6.2

Применим правило степени и перемножим показатели, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

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

Этап 3.4.12.6.3

Объединим $\frac{1}{2}$ и $2$ .

$y = \pm \frac{\sqrt{2 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)} \sqrt{3}}{3^{\frac{2}{2}}}$

Этап 3.4.12.6.4

Сократим общий множитель $2$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.4.12.6.4.1

Сократим общий множитель.

$y = \pm \frac{\sqrt{2 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)} \sqrt{3}}{3^{\frac{2}{2}}}$

Этап 3.4.12.6.4.2

Перепишем это выражение.

$y = \pm \frac{\sqrt{2 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)} \sqrt{3}}{3^{1}}$

Этап 3.4.12.6.5

Найдем экспоненту.

$y = \pm \frac{\sqrt{2 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)} \sqrt{3}}{3}$

Этап 3.4.13

Упростим числитель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.4.13.1

Объединим, используя правило умножения для радикалов.

$y = \pm \frac{\sqrt{2 (4 x^{3} + 3 x + 3 K) \cdot 3}}{3}$

Этап 3.4.13.2

Умножим $3$ на $2$ .

$y = \pm \frac{\sqrt{6 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)}}{3}$

Этап 3.5

Полное решение является результатом как положительных, так и отрицательных частей решения.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.5.1

Сначала с помощью положительного значения $\pm$ найдем первое решение.

$y = \frac{\sqrt{6 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)}}{3}$

Этап 3.5.2

Затем, используя отрицательное значение $\pm$ , найдем второе решение.

$y = - \frac{\sqrt{6 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)}}{3}$

Этап 3.5.3

Полное решение является результатом как положительных, так и отрицательных частей решения.

$y = \frac{\sqrt{6 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)}}{3}$

$y = - \frac{\sqrt{6 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)}}{3}$

$y = \frac{\sqrt{6 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)}}{3}$

$y = - \frac{\sqrt{6 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)}}{3}$

$y = \frac{\sqrt{6 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)}}{3}$

$y = - \frac{\sqrt{6 (4 x^{3} + 3 x + 3 K)}}{3}$

Этап 4

Упростим постоянную интегрирования.

$y = \frac{\sqrt{6 (4 x^{3} + 3 x + K)}}{3}$

$y = - \frac{\sqrt{6 (4 x^{3} + 3 x + K)}}{3}$