Математический анализ Примеры

Решите Дифференциальное Уравнение (2xy+3y^2)dx=(2xy+x^2)dy
Этап 1
Перепишем дифференциальное уравнение в виде, подходящем для применения метода решения уравнения в полных дифференциалах.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 2
Найдем , где .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.1
Продифференцируем по .
Этап 2.2
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.3
Найдем значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.3.3
Умножим на .
Этап 2.4
Найдем значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.4.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.4.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.4.3
Умножим на .
Этап 3
Найдем , где .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.1
Продифференцируем по .
Этап 3.2
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 3.3
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 3.4
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 3.5
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 3.6
Умножим на .
Этап 3.7
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 3.8
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.8.2
Объединим термины.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.2.1
Умножим на .
Этап 3.8.2.2
Умножим на .
Этап 3.8.3
Изменим порядок членов.
Этап 4
Проверим, что .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1
Подставим вместо , а вместо .
Этап 4.2
Так как левая часть не равна правой, уравнение не является тождеством.
не является тождеством.
не является тождеством.
Этап 5
Найдем коэффициент интегрирования .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.1
Подставим вместо .
Этап 5.2
Подставим вместо .
Этап 5.3
Подставим вместо .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.1
Подставим вместо .
Этап 5.3.2
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.2.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 5.3.2.2
Умножим на .
Этап 5.3.2.3
Умножим на .
Этап 5.3.2.4
Добавим и .
Этап 5.3.2.5
Добавим и .
Этап 5.3.2.6
Вынесем множитель из .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.2.6.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.2.6.2
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.2.6.3
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.3
Вынесем множитель из .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.3.2
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.3.3
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.4
Сократим общий множитель и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.4.1
Изменим порядок членов.
Этап 5.3.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 5.3.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 5.3.5
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 5.4
Найдем коэффициент интегрирования .
Этап 6
Найдем интеграл .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 6.2
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 6.3
Умножим на .
Этап 6.4
Интеграл по имеет вид .
Этап 6.5
Упростим.
Этап 6.6
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.6.1
Упростим путем переноса под логарифм.
Этап 6.6.2
Экспонента и логарифм являются обратными функциями.
Этап 6.6.3
Уберем знак модуля в , поскольку любое число в четной степени всегда положительное.
Этап 6.6.4
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 7
Умножим обе стороны на коэффициент интегрирования .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.1
Умножим на .
Этап 7.2
Умножим на .
Этап 7.3
Вынесем множитель из .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 7.3.2
Вынесем множитель из .
Этап 7.3.3
Вынесем множитель из .
Этап 7.4
Умножим на .
Этап 7.5
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 7.6
Умножим на .
Этап 7.7
Умножим на .
Этап 7.8
Вынесем множитель из .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.8.1
Вынесем множитель из .
Этап 7.8.2
Вынесем множитель из .
Этап 7.8.3
Вынесем множитель из .
Этап 7.9
Сократим общие множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.9.1
Вынесем множитель из .
Этап 7.9.2
Сократим общий множитель.
Этап 7.9.3
Перепишем это выражение.
Этап 7.10
Вынесем множитель из .
Этап 7.11
Вынесем множитель из .
Этап 7.12
Вынесем множитель из .
Этап 7.13
Перепишем в виде .
Этап 7.14
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 8
Приравняем к интегралу .
Этап 9
Проинтегрируем , чтобы найти .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.1
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 9.2
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 9.3
Избавимся от скобок.
Этап 9.4
Разделим данный интеграл на несколько интегралов.
Этап 9.5
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 9.6
По правилу степени интеграл по имеет вид .
Этап 9.7
Применим правило дифференцирования постоянных функций.
Этап 9.8
Объединим и .
Этап 9.9
Упростим.
Этап 10
Так как интеграл будет содержать постоянную интегрирования, мы можем заменить на .
Этап 11
Зададим .
Этап 12
Найдем .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 12.1
Продифференцируем по .
Этап 12.2
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 12.3
Найдем значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 12.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 12.3.2
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 12.3.3
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 12.3.4
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 12.3.5
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 12.3.6
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 12.3.7
Перепишем в виде .
Этап 12.3.8
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 12.3.8.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 12.3.8.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 12.3.8.3
Заменим все вхождения на .
Этап 12.3.9
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 12.3.10
Умножим на .
Этап 12.3.11
Добавим и .
Этап 12.3.12
Объединим и .
Этап 12.3.13
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 12.3.13.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 12.3.13.2
Умножим на .
Этап 12.3.14
Умножим на .
Этап 12.3.15
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 12.3.15.1
Перенесем .
Этап 12.3.15.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 12.3.15.3
Вычтем из .
Этап 12.3.16
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 12.3.17
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 12.3.18
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 12.3.18.1
Перенесем .
Этап 12.3.18.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 12.3.18.3
Вычтем из .
Этап 12.4
Продифференцируем, используя правило функции, которое гласит, что производная от равна .
Этап 12.5
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 12.5.1
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 12.5.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 12.5.3
Объединим термины.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 12.5.3.1
Объединим и .
Этап 12.5.3.2
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 12.5.3.3
Объединим и .
Этап 12.5.3.4
Перенесем влево от .
Этап 12.5.3.5
Объединим и .
Этап 12.5.3.6
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 12.5.3.7
Объединим и .
Этап 12.5.3.8
Объединим и .
Этап 12.5.3.9
Перенесем влево от .
Этап 12.5.3.10
Перенесем влево от .
Этап 12.5.3.11
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 12.5.3.11.1
Сократим общий множитель.
Этап 12.5.3.11.2
Разделим на .
Этап 12.5.3.12
Умножим на .
Этап 12.5.3.13
Вычтем из .
Этап 12.5.3.14
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 12.5.3.15
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 12.5.4
Изменим порядок членов.
Этап 12.5.5
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 12.5.5.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 12.5.5.2
Умножим на .
Этап 12.5.5.3
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 12.5.5.3.1
Умножим на .
Этап 12.5.5.3.2
Умножим на .
Этап 12.5.5.4
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 12.5.5.5
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 12.5.5.6
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 12.5.5.6.1
Перенесем .
Этап 12.5.5.6.2
Умножим на .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 12.5.5.6.2.1
Возведем в степень .
Этап 12.5.5.6.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 12.5.5.6.3
Добавим и .
Этап 12.5.5.7
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 12.5.5.8
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 12.5.6
Умножим числитель на величину, обратную знаменателю.
Этап 12.5.7
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 12.5.7.1
Умножим на .
Этап 12.5.7.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 12.5.7.2.1
Умножим на .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 12.5.7.2.1.1
Возведем в степень .
Этап 12.5.7.2.1.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 12.5.7.2.2
Добавим и .
Этап 13
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 13.1
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 13.1.1
Поскольку выражения в каждой части уравнения имеют одинаковые знаменатели, числители должны быть равны.
Этап 13.1.2
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 13.1.2.1
Перепишем.
Этап 13.1.2.2
Упростим путем добавления нулей.
Этап 13.1.2.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 13.1.2.4
Упорядочим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 13.1.2.4.1
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 13.1.2.4.2
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 13.1.2.5
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 13.1.2.5.1
Перенесем .
Этап 13.1.2.5.2
Умножим на .
Этап 13.1.3
Перенесем все члены без в правую часть уравнения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 13.1.3.1
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 13.1.3.2
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 13.1.3.3
Объединим противоположные члены в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 13.1.3.3.1
Вычтем из .
Этап 13.1.3.3.2
Добавим и .
Этап 13.1.3.3.3
Вычтем из .
Этап 13.1.4
Разделим каждый член на и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 13.1.4.1
Разделим каждый член на .
Этап 13.1.4.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 13.1.4.2.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 13.1.4.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 13.1.4.2.1.2
Разделим на .
Этап 13.1.4.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 13.1.4.3.1
Разделим на .
Этап 14
Найдем первообразную , чтобы найти .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 14.1
Проинтегрируем обе части .
Этап 14.2
Найдем значение .
Этап 14.3
Интеграл по имеет вид .
Этап 14.4
Добавим и .
Этап 15
Подставим выражение для в .
Этап 16
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 16.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 16.2
Объединим и .
Этап 16.3
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 16.3.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 16.3.2
Вынесем множитель из .
Этап 16.3.3
Вынесем множитель из .
Этап 16.3.4
Сократим общий множитель.
Этап 16.3.5
Перепишем это выражение.
Этап 16.4
Объединим и .
Этап 16.5
Вынесем знак минуса перед дробью.