Математический анализ Примеры

Решите Дифференциальное Уравнение x(dy)/(dx)=y-1/y
Этап 1
Разделим переменные.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1
Разделим каждый член на и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.1
Разделим каждый член на .
Этап 1.1.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.2.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 1.1.2.1.2
Разделим на .
Этап 1.1.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.3.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.3.1.1
Умножим числитель на величину, обратную знаменателю.
Этап 1.1.3.1.2
Умножим на .
Этап 1.2
Разложим на множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.2.1
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 1.2.2
Умножим на .
Этап 1.2.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 1.2.4
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.2.4.1
Возведем в степень .
Этап 1.2.4.2
Возведем в степень .
Этап 1.2.4.3
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 1.2.4.4
Добавим и .
Этап 1.2.4.5
Перепишем в виде .
Этап 1.2.4.6
Поскольку оба члена являются полными квадратами, выполним разложение на множители, используя формулу разности квадратов, , где и .
Этап 1.3
Перегруппируем множители.
Этап 1.4
Умножим обе части на .
Этап 1.5
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.5.1
Умножим на .
Этап 1.5.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.5.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 1.5.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 1.5.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 1.5.3
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.5.3.1
Сократим общий множитель.
Этап 1.5.3.2
Перепишем это выражение.
Этап 1.6
Перепишем уравнение.
Этап 2
Проинтегрируем обе части.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.1
Зададим интеграл на каждой стороне.
Этап 2.2
Проинтегрируем левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1
Пусть . Тогда , следовательно . Перепишем, используя и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.1
Пусть . Найдем .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.1.1
Дифференцируем .
Этап 2.2.1.1.2
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.2.1.1.3
Продифференцируем.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.1.3.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.2.1.1.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.1.1.3.3
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.2.1.1.3.4
Упростим выражение.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.1.3.4.1
Добавим и .
Этап 2.2.1.1.3.4.2
Умножим на .
Этап 2.2.1.1.3.5
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.2.1.1.3.6
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.1.1.3.7
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.2.1.1.3.8
Упростим путем добавления членов.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.1.3.8.1
Добавим и .
Этап 2.2.1.1.3.8.2
Умножим на .
Этап 2.2.1.1.3.8.3
Добавим и .
Этап 2.2.1.1.3.8.4
Упростим путем вычитания чисел.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.1.3.8.4.1
Вычтем из .
Этап 2.2.1.1.3.8.4.2
Добавим и .
Этап 2.2.1.2
Переформулируем задачу с помощью и .
Этап 2.2.2
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.2.1
Умножим на .
Этап 2.2.2.2
Перенесем влево от .
Этап 2.2.3
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 2.2.4
Интеграл по имеет вид .
Этап 2.2.5
Упростим.
Этап 2.2.6
Заменим все вхождения на .
Этап 2.3
Интеграл по имеет вид .
Этап 2.4
Сгруппируем постоянную интегрирования в правой части как .
Этап 3
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.1
Умножим обе части уравнения на .
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 .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.1.1.1
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.1.1.1.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.2.1.1.1.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.2.1.1.1.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.2.1.1.2
Упростим и объединим подобные члены.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.1.1.2.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.1.1.2.1.1
Умножим на .
Этап 3.2.1.1.2.1.2
Перенесем влево от .
Этап 3.2.1.1.2.1.3
Перепишем в виде .
Этап 3.2.1.1.2.1.4
Умножим на .
Этап 3.2.1.1.2.1.5
Умножим на .
Этап 3.2.1.1.2.2
Добавим и .
Этап 3.2.1.1.2.3
Добавим и .
Этап 3.2.1.1.3
Объединим и .
Этап 3.2.1.1.4
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.1.1.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 3.2.1.1.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 3.2.2
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.2.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.3
Перенесем все члены с логарифмами в левую часть уравнения.
Этап 3.4
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.4.1
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.4.1.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.4.1.1.1
Упростим путем переноса под логарифм.
Этап 3.4.1.1.2
Уберем знак модуля в , поскольку любое число в четной степени всегда положительное.
Этап 3.4.1.2
Используем формулу разности логарифмов с одинаковым основанием: .
Этап 3.4.1.3
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.4.1.3.1
Перепишем в виде .
Этап 3.4.1.3.2
Поскольку оба члена являются полными квадратами, выполним разложение на множители, используя формулу разности квадратов, , где и .
Этап 3.4.1.3.3
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.4.1.3.3.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.4.1.3.3.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.4.1.3.3.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.4.1.3.4
Упростим и объединим подобные члены.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.4.1.3.4.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.4.1.3.4.1.1
Умножим на .
Этап 3.4.1.3.4.1.2
Перенесем влево от .
Этап 3.4.1.3.4.1.3
Перепишем в виде .
Этап 3.4.1.3.4.1.4
Умножим на .
Этап 3.4.1.3.4.1.5
Умножим на .
Этап 3.4.1.3.4.2
Добавим и .
Этап 3.4.1.3.4.3
Добавим и .
Этап 3.4.1.3.5
Перепишем в виде .
Этап 3.4.1.3.6
Поскольку оба члена являются полными квадратами, выполним разложение на множители, используя формулу разности квадратов, , где и .
Этап 3.5
Чтобы решить относительно , перепишем уравнение, используя свойства логарифмов.
Этап 3.6
Перепишем в экспоненциальной форме, используя определение логарифма. Если и  — положительные вещественные числа и , то эквивалентно .
Этап 3.7
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.7.1
Перепишем уравнение в виде .
Этап 3.7.2
Умножим обе части на .
Этап 3.7.3
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.7.3.1
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.7.3.1.1
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.7.3.1.1.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.7.3.1.1.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 3.7.3.1.1.1.2
Перепишем это выражение.
Этап 3.7.3.1.1.2
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.7.3.1.1.2.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.7.3.1.1.2.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.7.3.1.1.2.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.7.3.1.1.3
Упростим и объединим подобные члены.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.7.3.1.1.3.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.7.3.1.1.3.1.1
Умножим на .
Этап 3.7.3.1.1.3.1.2
Перенесем влево от .
Этап 3.7.3.1.1.3.1.3
Перепишем в виде .
Этап 3.7.3.1.1.3.1.4
Умножим на .
Этап 3.7.3.1.1.3.1.5
Умножим на .
Этап 3.7.3.1.1.3.2
Добавим и .
Этап 3.7.3.1.1.3.3
Добавим и .
Этап 3.7.3.2
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.7.3.2.1
Изменим порядок множителей в .
Этап 3.7.4
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.7.4.1
Избавимся от знаков модуля. В правой части уравнения возникнет знак , поскольку .
Этап 3.7.4.2
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 3.7.4.3
Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.
Этап 4
Сгруппируем постоянные члены.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1
Упростим постоянную интегрирования.
Этап 4.2
Объединим константы с плюсом или минусом.