Математический анализ Примеры

Решите Дифференциальное Уравнение (ds)/(dt)=16t(4t^2-1)^3 , s(1)=-5
,
Этап 1
Перепишем уравнение.
Этап 2
Проинтегрируем обе части.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.1
Зададим интеграл на каждой стороне.
Этап 2.2
Применим правило дифференцирования постоянных функций.
Этап 2.3
Проинтегрируем правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.1
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 2.3.2
Пусть . Тогда , следовательно . Перепишем, используя и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.2.1
Пусть . Найдем .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.2.1.1
Дифференцируем .
Этап 2.3.2.1.2
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.3.2.1.3
Найдем значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.2.1.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.3.2.1.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.3.2.1.3.3
Умножим на .
Этап 2.3.2.1.4
Продифференцируем, используя правило константы.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.2.1.4.1
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.3.2.1.4.2
Добавим и .
Этап 2.3.2.2
Переформулируем задачу с помощью и .
Этап 2.3.3
Объединим и .
Этап 2.3.4
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 2.3.5
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.5.1
Объединим и .
Этап 2.3.5.2
Сократим общий множитель и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.5.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.3.5.2.2
Сократим общие множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.5.2.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.3.5.2.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 2.3.5.2.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 2.3.5.2.2.4
Разделим на .
Этап 2.3.6
По правилу степени интеграл по имеет вид .
Этап 2.3.7
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.7.1
Перепишем в виде .
Этап 2.3.7.2
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.7.2.1
Объединим и .
Этап 2.3.7.2.2
Сократим общий множитель и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.7.2.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.3.7.2.2.2
Сократим общие множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.7.2.2.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.3.7.2.2.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 2.3.7.2.2.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 2.3.8
Заменим все вхождения на .
Этап 2.4
Сгруппируем постоянную интегрирования в правой части как .
Этап 3
Используем начальное условие, чтобы найти значение , подставив вместо и вместо в .
Этап 4
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1
Перепишем уравнение в виде .
Этап 4.2
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.2.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.2.1.1
Единица в любой степени равна единице.
Этап 4.2.1.2
Умножим на .
Этап 4.2.2
Вычтем из .
Этап 4.2.3
Возведем в степень .
Этап 4.2.4
Объединим и .
Этап 4.3
Перенесем все члены без в правую часть уравнения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.3.1
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 4.3.2
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 4.3.3
Объединим и .
Этап 4.3.4
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 4.3.5
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.3.5.1
Умножим на .
Этап 4.3.5.2
Вычтем из .
Этап 4.3.6
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 5
Подставим вместо в и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.1
Подставим вместо .
Этап 5.2
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.2.1
Воспользуемся бином Ньютона.
Этап 5.2.2
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.2.2.1
Применим правило умножения к .
Этап 5.2.2.2
Возведем в степень .
Этап 5.2.2.3
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.2.2.3.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 5.2.2.3.2
Умножим на .
Этап 5.2.2.4
Применим правило умножения к .
Этап 5.2.2.5
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.2.2.5.1
Перенесем .
Этап 5.2.2.5.2
Умножим на .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.2.2.5.2.1
Возведем в степень .
Этап 5.2.2.5.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 5.2.2.5.3
Добавим и .
Этап 5.2.2.6
Возведем в степень .
Этап 5.2.2.7
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.2.2.7.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 5.2.2.7.2
Умножим на .
Этап 5.2.2.8
Умножим на .
Этап 5.2.2.9
Применим правило умножения к .
Этап 5.2.2.10
Возведем в степень .
Этап 5.2.2.11
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.2.2.11.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 5.2.2.11.2
Умножим на .
Этап 5.2.2.12
Умножим на .
Этап 5.2.2.13
Возведем в степень .
Этап 5.2.2.14
Умножим на .
Этап 5.2.2.15
Умножим на .
Этап 5.2.2.16
Возведем в степень .
Этап 5.2.2.17
Умножим на .
Этап 5.2.2.18
Возведем в степень .
Этап 5.2.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 5.2.4
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.2.4.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.2.4.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.2.4.1.2
Сократим общий множитель.
Этап 5.2.4.1.3
Перепишем это выражение.
Этап 5.2.4.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.2.4.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.2.4.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 5.2.4.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 5.2.4.3
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.2.4.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.2.4.3.2
Сократим общий множитель.
Этап 5.2.4.3.3
Перепишем это выражение.
Этап 5.2.4.4
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.2.4.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.2.4.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 5.2.4.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 5.2.4.5
Умножим на .
Этап 5.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 5.4
Вычтем из .
Этап 5.5
Разделим на .