Математический анализ Примеры

Решите Дифференциальное Уравнение (dy)/(dx)=(y+2)(y-3) ; where y(0)=4
; where
Этап 1
Разделим переменные.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1
Умножим обе части на .
Этап 1.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 1.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 1.3
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
Запишем дробь, используя разложение на элементарные дроби.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.1
Разложим дробь и умножим на общий знаменатель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.1.1
Для каждого множителя в знаменателе создадим новую дробь, используя множитель в качестве знаменателя, а неизвестное значение — в качестве числителя. Поскольку множитель в знаменателе линейный, поместим одну переменную на его место .
Этап 2.2.1.1.2
Для каждого множителя в знаменателе создадим новую дробь, используя множитель в качестве знаменателя, а неизвестное значение — в качестве числителя. Поскольку множитель в знаменателе линейный, поместим одну переменную на его место .
Этап 2.2.1.1.3
Умножим каждую дробь в уравнении на знаменатель исходного выражения. В этом случае знаменатель равен .
Этап 2.2.1.1.4
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.1.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 2.2.1.1.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 2.2.1.1.5
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.1.5.1
Сократим общий множитель.
Этап 2.2.1.1.5.2
Перепишем это выражение.
Этап 2.2.1.1.6
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.1.6.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.1.6.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 2.2.1.1.6.1.2
Разделим на .
Этап 2.2.1.1.6.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.2.1.1.6.3
Перенесем влево от .
Этап 2.2.1.1.6.4
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.1.6.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 2.2.1.1.6.4.2
Разделим на .
Этап 2.2.1.1.6.5
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.2.1.1.6.6
Перенесем влево от .
Этап 2.2.1.1.7
Перенесем .
Этап 2.2.1.2
Составим уравнения для переменных элементарной дроби и используем их для создания системы уравнений.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.2.1
Составим уравнение для переменных элементарной дроби, приравняв коэффициенты из каждой части уравнения. Чтобы уравнение было верным, эквивалентные коэффициенты в каждой части уравнения должны быть равны.
Этап 2.2.1.2.2
Составим уравнение для переменных элементарной дроби, приравняв коэффициенты членов, не содержащих . Чтобы уравнение было верным, эквивалентные коэффициенты в каждой части уравнения должны быть равны.
Этап 2.2.1.2.3
Составим систему уравнений, чтобы найти коэффициенты элементарных дробей.
Этап 2.2.1.3
Решим систему уравнений.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.3.1
Решим относительно в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.3.1.1
Перепишем уравнение в виде .
Этап 2.2.1.3.1.2
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 2.2.1.3.2
Заменим все вхождения на во всех уравнениях.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.3.2.1
Заменим все вхождения в на .
Этап 2.2.1.3.2.2
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.3.2.2.1
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.3.2.2.1.1
Умножим на .
Этап 2.2.1.3.2.2.1.2
Добавим и .
Этап 2.2.1.3.3
Решим относительно в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.3.3.1
Перепишем уравнение в виде .
Этап 2.2.1.3.3.2
Разделим каждый член на и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.3.3.2.1
Разделим каждый член на .
Этап 2.2.1.3.3.2.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.3.3.2.2.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.3.3.2.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 2.2.1.3.3.2.2.1.2
Разделим на .
Этап 2.2.1.3.4
Заменим все вхождения на во всех уравнениях.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.3.4.1
Заменим все вхождения в на .
Этап 2.2.1.3.4.2
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.3.4.2.1
Умножим на .
Этап 2.2.1.3.5
Перечислим все решения.
Этап 2.2.1.4
Заменим каждый коэффициент элементарной дроби в значениями, найденными для и .
Этап 2.2.1.5
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1.5.1
Умножим числитель на величину, обратную знаменателю.
Этап 2.2.1.5.2
Умножим на .
Этап 2.2.1.5.3
Перенесем влево от .
Этап 2.2.1.5.4
Умножим числитель на величину, обратную знаменателю.
Этап 2.2.1.5.5
Умножим на .
Этап 2.2.2
Разделим данный интеграл на несколько интегралов.
Этап 2.2.3
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 2.2.4
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 2.2.5
Пусть . Тогда . Перепишем, используя и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.5.1
Пусть . Найдем .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.5.1.1
Дифференцируем .
Этап 2.2.5.1.2
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.2.5.1.3
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.5.1.4
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.2.5.1.5
Добавим и .
Этап 2.2.5.2
Переформулируем задачу с помощью и .
Этап 2.2.6
Интеграл по имеет вид .
Этап 2.2.7
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 2.2.8
Пусть . Тогда . Перепишем, используя и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.8.1
Пусть . Найдем .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.8.1.1
Дифференцируем .
Этап 2.2.8.1.2
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.2.8.1.3
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.8.1.4
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.2.8.1.5
Добавим и .
Этап 2.2.8.2
Переформулируем задачу с помощью и .
Этап 2.2.9
Интеграл по имеет вид .
Этап 2.2.10
Упростим.
Этап 2.2.11
Выполним обратную подстановку для каждой подставленной переменной интегрирования.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.11.1
Заменим все вхождения на .
Этап 2.2.11.2
Заменим все вхождения на .
Этап 2.3
Применим правило дифференцирования постоянных функций.
Этап 2.4
Сгруппируем постоянную интегрирования в правой части как .
Этап 3
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.1
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.1.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.1.1.1
Объединим и .
Этап 3.1.1.2
Объединим и .
Этап 3.2
Каждый член в умножим на , чтобы убрать дроби.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.1
Умножим каждый член на .
Этап 3.2.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.2.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.2.1.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.2.1.1.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 3.2.2.1.1.2
Сократим общий множитель.
Этап 3.2.2.1.1.3
Перепишем это выражение.
Этап 3.2.2.1.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.2.1.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 3.2.2.1.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 3.2.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.3.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.3.1.1
Перенесем влево от .
Этап 3.2.3.1.2
Перенесем влево от .
Этап 3.3
Чтобы решить относительно , перепишем уравнение, используя свойства логарифмов.
Этап 3.4
Перепишем в экспоненциальной форме, используя определение логарифма. Если и  — положительные вещественные числа и , то эквивалентно .
Этап 3.5
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.1
Возьмем натуральный логарифм обеих частей уравнения, чтобы удалить переменную из показателя степени.
Этап 3.5.2
Развернем левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.2.1
Развернем , вынося из логарифма.
Этап 3.5.2.2
Натуральный логарифм равен .
Этап 3.5.2.3
Умножим на .
Этап 3.5.3
Перенесем все члены с логарифмами в левую часть уравнения.
Этап 3.5.4
Используем формулу разности логарифмов с одинаковым основанием: .
Этап 3.5.5
Чтобы решить относительно , перепишем уравнение, используя свойства логарифмов.
Этап 3.5.6
Перепишем в экспоненциальной форме, используя определение логарифма. Если и  — положительные вещественные числа и , то эквивалентно .
Этап 3.5.7
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.1
Перепишем уравнение в виде .
Этап 3.5.7.2
Умножим обе части на .
Этап 3.5.7.3
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.3.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.3.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 3.5.7.3.1.2
Перепишем это выражение.
Этап 3.5.7.4
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.1
Перепишем уравнение в виде .
Этап 3.5.7.4.2
Разделим каждый член на и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.2.1
Разделим каждый член на .
Этап 3.5.7.4.2.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.2.2.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.2.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 3.5.7.4.2.2.1.2
Разделим на .
Этап 3.5.7.4.3
Перепишем это уравнение абсолютного значения в виде четырех уравнений без знаков модуля.
Этап 3.5.7.4.4
После упрощения остается решить только два уникальных уравнения.
Этап 3.5.7.4.5
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.5.1
Умножим обе части на .
Этап 3.5.7.4.5.2
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.5.2.1
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.5.2.1.1
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.5.2.1.1.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.5.7.4.5.2.1.1.2
Упростим, используя свойство коммутативности.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.5.2.1.1.2.1
Изменим порядок и .
Этап 3.5.7.4.5.2.1.1.2.2
Изменим порядок и .
Этап 3.5.7.4.5.2.2
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.5.2.2.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.5.2.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 3.5.7.4.5.2.2.1.2
Перепишем это выражение.
Этап 3.5.7.4.5.3
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.5.3.1
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 3.5.7.4.5.3.2
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 3.5.7.4.5.3.3
Вынесем множитель из .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.5.3.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 3.5.7.4.5.3.3.2
Вынесем множитель из .
Этап 3.5.7.4.5.3.3.3
Вынесем множитель из .
Этап 3.5.7.4.5.3.4
Разделим каждый член на и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.5.3.4.1
Разделим каждый член на .
Этап 3.5.7.4.5.3.4.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.5.3.4.2.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.5.3.4.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 3.5.7.4.5.3.4.2.1.2
Разделим на .
Этап 3.5.7.4.5.3.4.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.5.3.4.3.1
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 3.5.7.4.6
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.6.1
Умножим обе части на .
Этап 3.5.7.4.6.2
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.6.2.1
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.6.2.1.1
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.6.2.1.1.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.5.7.4.6.2.1.1.2
Упростим, используя свойство коммутативности.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.6.2.1.1.2.1
Изменим порядок и .
Этап 3.5.7.4.6.2.1.1.2.2
Изменим порядок и .
Этап 3.5.7.4.6.2.2
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.6.2.2.1
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.6.2.2.1.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.6.2.2.1.1.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 3.5.7.4.6.2.2.1.1.2
Сократим общий множитель.
Этап 3.5.7.4.6.2.2.1.1.3
Перепишем это выражение.
Этап 3.5.7.4.6.2.2.1.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.5.7.4.6.2.2.1.3
Умножим на .
Этап 3.5.7.4.6.3
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.6.3.1
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 3.5.7.4.6.3.2
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 3.5.7.4.6.3.3
Вынесем множитель из .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.6.3.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 3.5.7.4.6.3.3.2
Возведем в степень .
Этап 3.5.7.4.6.3.3.3
Вынесем множитель из .
Этап 3.5.7.4.6.3.3.4
Вынесем множитель из .
Этап 3.5.7.4.6.3.4
Разделим каждый член на и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.6.3.4.1
Разделим каждый член на .
Этап 3.5.7.4.6.3.4.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.6.3.4.2.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.6.3.4.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 3.5.7.4.6.3.4.2.1.2
Разделим на .
Этап 3.5.7.4.6.3.4.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.7.4.6.3.4.3.1
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 3.5.7.4.6.3.4.3.2
Перепишем в виде .
Этап 3.5.7.4.6.3.4.3.3
Вынесем множитель из .
Этап 3.5.7.4.6.3.4.3.4
Вынесем множитель из .
Этап 3.5.7.4.6.3.4.3.5
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 3.5.7.4.7
Перечислим все решения.
Этап 4
Сгруппируем постоянные члены.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1
Упростим постоянную интегрирования.
Этап 4.2
Изменим порядок членов.
Этап 4.3
Перепишем в виде .
Этап 4.4
Изменим порядок и .
Этап 4.5
Изменим порядок членов.
Этап 4.6
Перепишем в виде .
Этап 4.7
Изменим порядок и .
Этап 4.8
Изменим порядок членов.
Этап 4.9
Перепишем в виде .
Этап 4.10
Изменим порядок и .
Этап 4.11
Изменим порядок членов.
Этап 4.12
Перепишем в виде .
Этап 4.13
Изменим порядок и .
Этап 5
Так как принимает положительные значения при начальном условии , рассмотрим , чтобы найти . Подставим вместо , а вместо .
Этап 6
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1
Перепишем уравнение в виде .
Этап 6.2
Умножим обе части на .
Этап 6.3
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.1
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.1.1
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.1.1.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.1.1.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 6.3.1.1.1.2
Перепишем это выражение.
Этап 6.3.1.1.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.1.1.2.1
Перенесем .
Этап 6.3.1.1.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 6.3.1.1.2.3
Умножим на .
Этап 6.3.1.1.2.4
Добавим и .
Этап 6.3.2
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.2.1
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.2.1.1
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.2.1.1.1
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 6.3.2.1.1.2
Умножим на .
Этап 6.3.2.1.1.3
Добавим и .
Этап 6.3.2.1.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 6.3.2.1.3
Умножим на .
Этап 6.4
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.4.1
Перенесем все члены с в левую часть уравнения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.4.1.1
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 6.4.1.2
Вычтем из .
Этап 6.4.2
Перенесем все члены без в правую часть уравнения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.4.2.1
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 6.4.2.2
Вычтем из .
Этап 6.4.3
Разделим каждый член на и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.4.3.1
Разделим каждый член на .
Этап 6.4.3.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.4.3.2.1
Деление двух отрицательных значений дает положительное значение.
Этап 6.4.3.2.2
Разделим на .
Этап 6.4.3.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.4.3.3.1
Разделим на .
Этап 6.4.4
Возьмем натуральный логарифм обеих частей уравнения, чтобы удалить переменную из показателя степени.
Этап 6.4.5
Развернем левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.4.5.1
Развернем , вынося из логарифма.
Этап 6.4.5.2
Натуральный логарифм равен .
Этап 6.4.5.3
Умножим на .
Этап 7
Подставим вместо в и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.1
Подставим вместо .
Этап 7.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.2.1
Перенесем .
Этап 7.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 7.3
Применим правило степени для объединения показателей.