Математический анализ Примеры

Решите Дифференциальное Уравнение (dy)/(dx)+3x^2y=4x^2y^2
Этап 1
Чтобы решить дифференциальное уравнение, пусть , где  — показатель степени .
Этап 2
Решим уравнение относительно .
Этап 3
Возьмем производную по .
Этап 4
Возьмем производную по .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1
Возьмем производную от .
Этап 4.2
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 4.3
Продифференцируем, используя правило частного, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 4.4
Продифференцируем, используя правило константы.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.4.1
Умножим на .
Этап 4.4.2
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.4.3
Упростим выражение.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.4.3.1
Умножим на .
Этап 4.4.3.2
Вычтем из .
Этап 4.4.3.3
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 4.5
Перепишем в виде .
Этап 5
Подставим вместо и вместо в исходное уравнение .
Этап 6
Решим подставленное дифференциальное уравнение.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1
Разделим переменные.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1.1.1
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 6.1.1.1.2
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1.1.2.1
Объединим и .
Этап 6.1.1.1.2.2
Объединим и .
Этап 6.1.1.1.3
Перенесем влево от .
Этап 6.1.1.2
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1.2.1
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1.2.1.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 6.1.1.2.1.2
Умножим на .
Этап 6.1.1.2.2
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 6.1.1.2.3
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1.2.3.1
Объединим и .
Этап 6.1.1.2.3.2
Объединим и .
Этап 6.1.1.2.4
Перенесем влево от .
Этап 6.1.1.3
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 6.1.1.4
Разделим каждый член на и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1.4.1
Разделим каждый член на .
Этап 6.1.1.4.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1.4.2.1
Деление двух отрицательных значений дает положительное значение.
Этап 6.1.1.4.2.2
Разделим на .
Этап 6.1.1.4.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1.4.3.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1.4.3.1.1
Вынесем знак минуса из знаменателя .
Этап 6.1.1.4.3.1.2
Перепишем в виде .
Этап 6.1.1.4.3.1.3
Деление двух отрицательных значений дает положительное значение.
Этап 6.1.1.4.3.1.4
Разделим на .
Этап 6.1.1.5
Умножим обе части на .
Этап 6.1.1.6
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1.6.1
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1.6.1.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1.6.1.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 6.1.1.6.1.1.2
Перепишем это выражение.
Этап 6.1.1.6.2
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1.6.2.1
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1.6.2.1.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 6.1.1.6.2.1.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1.6.2.1.2.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 6.1.1.6.2.1.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 6.1.1.6.2.1.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 6.1.1.6.2.1.3
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1.6.2.1.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 6.1.1.6.2.1.3.2
Сократим общий множитель.
Этап 6.1.1.6.2.1.3.3
Перепишем это выражение.
Этап 6.1.1.6.2.1.4
Упростим выражение.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1.6.2.1.4.1
Перенесем .
Этап 6.1.1.6.2.1.4.2
Изменим порядок и .
Этап 6.1.2
Вынесем множитель из .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 6.1.2.2
Вынесем множитель из .
Этап 6.1.2.3
Вынесем множитель из .
Этап 6.1.3
Умножим обе части на .
Этап 6.1.4
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 6.1.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 6.1.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 6.1.5
Перепишем уравнение.
Этап 6.2
Проинтегрируем обе части.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.2.1
Зададим интеграл на каждой стороне.
Этап 6.2.2
Проинтегрируем левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.2.2.1
Пусть . Тогда , следовательно . Перепишем, используя и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.2.2.1.1
Пусть . Найдем .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.2.2.1.1.1
Дифференцируем .
Этап 6.2.2.1.1.2
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 6.2.2.1.1.3
Найдем значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.2.2.1.1.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 6.2.2.1.1.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 6.2.2.1.1.3.3
Умножим на .
Этап 6.2.2.1.1.4
Продифференцируем, используя правило константы.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.2.2.1.1.4.1
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 6.2.2.1.1.4.2
Добавим и .
Этап 6.2.2.1.2
Переформулируем задачу с помощью и .
Этап 6.2.2.2
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.2.2.2.1
Умножим на .
Этап 6.2.2.2.2
Перенесем влево от .
Этап 6.2.2.3
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 6.2.2.4
Интеграл по имеет вид .
Этап 6.2.2.5
Упростим.
Этап 6.2.2.6
Заменим все вхождения на .
Этап 6.2.3
По правилу степени интеграл по имеет вид .
Этап 6.2.4
Сгруппируем постоянную интегрирования в правой части как .
Этап 6.3
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.1
Умножим обе части уравнения на .
Этап 6.3.2
Упростим обе части уравнения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.2.1
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.2.1.1
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.2.1.1.1
Объединим и .
Этап 6.3.2.1.1.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.2.1.1.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 6.3.2.1.1.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 6.3.2.2
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.2.2.1
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.2.2.1.1
Объединим и .
Этап 6.3.2.2.1.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 6.3.2.2.1.3
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.2.2.1.3.1
Сократим общий множитель.
Этап 6.3.2.2.1.3.2
Перепишем это выражение.
Этап 6.3.3
Чтобы решить относительно , перепишем уравнение, используя свойства логарифмов.
Этап 6.3.4
Перепишем в экспоненциальной форме, используя определение логарифма. Если и  — положительные вещественные числа и , то эквивалентно .
Этап 6.3.5
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.5.1
Перепишем уравнение в виде .
Этап 6.3.5.2
Избавимся от знаков модуля. В правой части уравнения возникнет знак , поскольку .
Этап 6.3.5.3
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 6.3.5.4
Разделим каждый член на и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.5.4.1
Разделим каждый член на .
Этап 6.3.5.4.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.5.4.2.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.5.4.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 6.3.5.4.2.1.2
Разделим на .
Этап 6.3.5.4.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.5.4.3.1
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 6.4
Сгруппируем постоянные члены.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.4.1
Упростим постоянную интегрирования.
Этап 6.4.2
Перепишем в виде .
Этап 6.4.3
Изменим порядок и .
Этап 6.4.4
Объединим константы с плюсом или минусом.
Этап 7
Подставим вместо .