Математический анализ Примеры

Решите Дифференциальное Уравнение (dy)/(dx)=(y^2+x^2)/(2x^2)
Этап 1
Перепишем дифференциальное уравнение в виде функции от .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1
Разделим и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.1
Разобьем дробь на две дроби.
Этап 1.1.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 1.1.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 1.2
Вынесем множитель из .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 1.2.2
Изменим порядок и .
Этап 1.3
Вынесем множитель из .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 1.3.2
Изменим порядок и .
Этап 2
Пусть . Подставим вместо .
Этап 3
Решим относительно .
Этап 4
Применим правило умножения, чтобы найти производную по .
Этап 5
Подставим вместо .
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
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1.1.1.1
Перенесем .
Этап 6.1.1.1.1.2
Умножим на .
Этап 6.1.1.1.2
Объединим и .
Этап 6.1.1.2
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 6.1.1.3
Разделим каждый член на и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1.3.1
Разделим каждый член на .
Этап 6.1.1.3.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1.3.2.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1.3.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 6.1.1.3.2.1.2
Разделим на .
Этап 6.1.1.3.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1.3.3.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1.3.3.1.1
Умножим числитель на величину, обратную знаменателю.
Этап 6.1.1.3.3.1.2
Объединим.
Этап 6.1.1.3.3.1.3
Умножим на .
Этап 6.1.1.3.3.1.4
Умножим числитель на величину, обратную знаменателю.
Этап 6.1.1.3.3.1.5
Умножим на .
Этап 6.1.1.3.3.1.6
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 6.1.2
Разложим на множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.2.1
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 6.1.2.2
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 6.1.2.3
Запишем каждое выражение с общим знаменателем , умножив на подходящий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.2.3.1
Умножим на .
Этап 6.1.2.3.2
Изменим порядок множителей в .
Этап 6.1.2.4
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 6.1.2.5
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.2.5.1
Умножим на .
Этап 6.1.2.5.2
Изменим порядок членов.
Этап 6.1.2.5.3
Разложим на множители, используя правило полных квадратов.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.2.5.3.1
Перепишем в виде .
Этап 6.1.2.5.3.2
Проверим, чтобы средний член был равен удвоенному произведению корней из первого и третьего членов.
Этап 6.1.2.5.3.3
Перепишем многочлен.
Этап 6.1.2.5.3.4
Разложим на множители, используя правило выделения полного квадрата из квадратного трехчлена , где и .
Этап 6.1.3
Умножим обе части на .
Этап 6.1.4
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.4.1
Объединим.
Этап 6.1.4.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.4.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 6.1.4.2.2
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 . 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
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 6.2.2.1.1.4
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 6.2.2.1.1.5
Добавим и .
Этап 6.2.2.1.2
Переформулируем задачу с помощью и .
Этап 6.2.2.2
Применим основные правила для показателей степени.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.2.2.2.1
Вынесем из знаменателя, возведя в степень.
Этап 6.2.2.2.2
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.2.2.2.2.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 6.2.2.2.2.2
Умножим на .
Этап 6.2.2.3
По правилу степени интеграл по имеет вид .
Этап 6.2.2.4
Перепишем в виде .
Этап 6.2.2.5
Заменим все вхождения на .
Этап 6.2.3
Проинтегрируем правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.2.3.1
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 6.2.3.2
Интеграл по имеет вид .
Этап 6.2.3.3
Упростим.
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
Упростим путем переноса под логарифм.
Этап 6.3.2
Найдем НОК знаменателей членов уравнения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.2.1
Нахождение НОЗ для списка значений — это то же самое, что найти НОК для знаменателей этих значений.
Этап 6.3.2.2
Избавимся от скобок.
Этап 6.3.2.3
НОК единицы и любого выражения есть это выражение.
Этап 6.3.3
Каждый член в умножим на , чтобы убрать дроби.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.3.1
Умножим каждый член на .
Этап 6.3.3.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.3.2.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.3.2.1.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 6.3.3.2.1.2
Сократим общий множитель.
Этап 6.3.3.2.1.3
Перепишем это выражение.
Этап 6.3.3.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.3.3.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.3.3.1.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 6.3.3.3.1.2
Перенесем влево от .
Этап 6.3.3.3.1.3
Перепишем в виде .
Этап 6.3.3.3.1.4
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 6.3.3.3.1.5
Перенесем влево от .
Этап 6.3.3.3.1.6
Перепишем в виде .
Этап 6.3.3.3.2
Изменим порядок множителей в .
Этап 6.3.4
Решим уравнение.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.4.1
Перепишем уравнение в виде .
Этап 6.3.4.2
Перенесем все члены с логарифмами в левую часть уравнения.
Этап 6.3.4.3
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 6.3.4.4
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 6.3.4.5
Вынесем множитель из .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.4.5.1
Вынесем множитель из .
Этап 6.3.4.5.2
Вынесем множитель из .
Этап 6.3.4.6
Разделим каждый член на и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.4.6.1
Разделим каждый член на .
Этап 6.3.4.6.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.4.6.2.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.4.6.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 6.3.4.6.2.1.2
Разделим на .
Этап 6.3.4.6.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.4.6.3.1
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 6.3.4.6.3.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 6.3.4.6.3.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 6.4
Упростим постоянную интегрирования.
Этап 7
Подставим вместо .
Этап 8
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.1
Умножим обе части на .
Этап 8.2
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.2.1
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.2.1.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.2.1.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 8.2.1.1.2
Перепишем это выражение.
Этап 8.2.2
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.2.2.1
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.2.2.1.1
Сократим общий множитель и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.2.2.1.1.1
Изменим порядок членов.
Этап 8.2.2.1.1.2
Сократим общий множитель.
Этап 8.2.2.1.1.3
Перепишем это выражение.
Этап 8.2.2.1.2
Умножим на .