Введите задачу...
Математический анализ Примеры
Этап 1
Чтобы решить дифференциальное уравнение, пусть , где — показатель степени .
Этап 2
Решим уравнение относительно .
Этап 3
Возьмем производную по .
Этап 4
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.
Этап 4.4.1
Умножим на .
Этап 4.4.2
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.4.3
Упростим выражение.
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
Этап 6.1
Разделим переменные.
Этап 6.1.1
Решим относительно .
Этап 6.1.1.1
Упростим каждый член.
Этап 6.1.1.1.1
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 6.1.1.1.2
Умножим .
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 .
Этап 6.1.1.2.1
Перемножим экспоненты в .
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 .
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.
Этап 6.1.1.4.1
Разделим каждый член на .
Этап 6.1.1.4.2
Упростим левую часть.
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.
Этап 6.1.1.4.3.1
Упростим каждый член.
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.
Этап 6.1.1.6.1
Упростим левую часть.
Этап 6.1.1.6.1.1
Сократим общий множитель .
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.
Этап 6.1.1.6.2.1
Упростим .
Этап 6.1.1.6.2.1.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 6.1.1.6.2.1.2
Сократим общий множитель .
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 .
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.
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 .
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 .
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.
Этап 6.2.1
Зададим интеграл на каждой стороне.
Этап 6.2.2
Проинтегрируем левую часть.
Этап 6.2.2.1
Пусть . Тогда , следовательно . Перепишем, используя и .
Этап 6.2.2.1.1
Пусть . Найдем .
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 .
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.
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.
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 .
Этап 6.3.1
Умножим обе части уравнения на .
Этап 6.3.2
Упростим обе части уравнения.
Этап 6.3.2.1
Упростим левую часть.
Этап 6.3.2.1.1
Упростим .
Этап 6.3.2.1.1.1
Объединим и .
Этап 6.3.2.1.1.2
Сократим общий множитель .
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.
Этап 6.3.2.2.1
Упростим .
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 .
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 .
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.
Этап 6.3.5.4.1
Разделим каждый член на .
Этап 6.3.5.4.2
Упростим левую часть.
Этап 6.3.5.4.2.1
Сократим общий множитель .
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.
Этап 6.3.5.4.3.1
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 6.4
Сгруппируем постоянные члены.
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 .