Математический анализ Примеры

$\frac{d u}{d t} = e^{2 u + 4 t}$

Этап 1

Пусть $v = e^{2 u + 4 t}$ . Подставим $v$ вместо $e^{2 u + 4 t}$ для всех.

$\frac{d u}{d t} = v$

Этап 2

Найдем $\frac{d v}{d t}$ , дифференцируя $e^{2 u + 4 t}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.1

Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что $\frac{d}{d t} [f (g (t))]$ имеет вид $f' (g (t)) g' (t)$ , где $f (t) = e^{t}$ и $g (t) = 2 u + 4 t$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.1.1

Чтобы применить цепное правило, зададим $u_{1}$ как $2 u + 4 t$ .

$\frac{d v}{d t} = \frac{d}{d u_{1}} [e^{u_{1}}] \frac{d}{d t} [2 u + 4 t]$

Этап 2.1.2

Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что $\frac{d}{d u_{1}} [a^{u_{1}}]$ имеет вид $a^{u_{1}} \ln (a)$ , где $a$ = $e$ .

$\frac{d v}{d t} = e^{u_{1}} \frac{d}{d t} [2 u + 4 t]$

Этап 2.1.3

Заменим все вхождения $u_{1}$ на $2 u + 4 t$ .

$\frac{d v}{d t} = e^{2 u + 4 t} \frac{d}{d t} [2 u + 4 t]$

Этап 2.2

По правилу суммы производная $2 u + 4 t$ по $t$ имеет вид $\frac{d}{d t} [2 u] + \frac{d}{d t} [4 t]$ .

$\frac{d v}{d t} = e^{2 u + 4 t} (\frac{d}{d t} [2 u] + \frac{d}{d t} [4 t])$

Этап 2.3

Поскольку $2$ является константой относительно $t$ , производная $2 u$ по $t$ равна $2 \frac{d}{d t} [u]$ .

$\frac{d v}{d t} = e^{2 u + 4 t} (2 \frac{d}{d t} [u] + \frac{d}{d t} [4 t])$

Этап 2.4

Перепишем $\frac{d}{d t} [u]$ в виде $u'$ .

$\frac{d v}{d t} = e^{2 u + 4 t} (2 u' + \frac{d}{d t} [4 t])$

Этап 2.5

Поскольку $4$ является константой относительно $t$ , производная $4 t$ по $t$ равна $4 \frac{d}{d t} [t]$ .

$\frac{d v}{d t} = e^{2 u + 4 t} (2 u' + 4 \frac{d}{d t} [t])$

Этап 2.6

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d t} [t^{n}]$ имеет вид $n t^{n - 1}$ , где $n = 1$ .

$\frac{d v}{d t} = e^{2 u + 4 t} (2 u' + 4 \cdot 1)$

Этап 2.7

Умножим $4$ на $1$ .

$\frac{d v}{d t} = e^{2 u + 4 t} (2 u' + 4)$

Этап 3

Подставим $v$ вместо $e^{2 u + 4 t}$ .

$\frac{d v}{d t} = v (2 u' + 4)$

Этап 4

Подставим производную обратно в дифференциальное уравнение.

$\frac{\frac{d v}{d t}}{2 v} - 2 = v$

Этап 5

Разделим переменные.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1

Решим относительно $\frac{d v}{d t}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.1

Добавим $2$ к обеим частям уравнения.

$\frac{\frac{d v}{d t}}{2 v} = v + 2$

Этап 5.1.2

Умножим обе части на $2 v$ .

$\frac{\frac{d v}{d t}}{2 v} (2 v) = (v + 2) (2 v)$

Этап 5.1.3

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.3.1

Упростим левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.3.1.1

Упростим $\frac{\frac{d v}{d t}}{2 v} (2 v)$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.3.1.1.1

Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.

$2 \frac{\frac{d v}{d t}}{2 v} v = (v + 2) (2 v)$

Этап 5.1.3.1.1.2

Сократим общий множитель $2$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.3.1.1.2.1

Вынесем множитель $2$ из $2 v$ .

$2 \frac{\frac{d v}{d t}}{2 v} v = (v + 2) (2 v)$

Этап 5.1.3.1.1.2.2

Сократим общий множитель.

$2 \frac{\frac{d v}{d t}}{2 v} v = (v + 2) (2 v)$

Этап 5.1.3.1.1.2.3

Перепишем это выражение.

$\frac{\frac{d v}{d t}}{v} v = (v + 2) (2 v)$

Этап 5.1.3.1.1.3

Сократим общий множитель $v$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.3.1.1.3.1

Сократим общий множитель.

$\frac{\frac{d v}{d t}}{v} v = (v + 2) (2 v)$

Этап 5.1.3.1.1.3.2

Перепишем это выражение.

$\frac{d v}{d t} = (v + 2) (2 v)$

Этап 5.1.3.2

Упростим правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.3.2.1

Упростим $(v + 2) (2 v)$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.3.2.1.1

Применим свойство дистрибутивности.

$\frac{d v}{d t} = v (2 v) + 2 (2 v)$

Этап 5.1.3.2.1.2

Упростим выражение.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.3.2.1.2.1

Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.

$\frac{d v}{d t} = 2 v \cdot v + 2 (2 v)$

Этап 5.1.3.2.1.2.2

Умножим $2$ на $2$ .

$\frac{d v}{d t} = 2 v \cdot v + 4 v$

Этап 5.1.3.2.1.3

Умножим $v$ на $v$ , сложив экспоненты.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.3.2.1.3.1

Перенесем $v$ .

$\frac{d v}{d t} = 2 (v \cdot v) + 4 v$

Этап 5.1.3.2.1.3.2

Умножим $v$ на $v$ .

$\frac{d v}{d t} = 2 v^{2} + 4 v$

Этап 5.2

Умножим обе части на $\frac{1}{2 v^{2} + 4 v}$ .

$\frac{1}{2 v^{2} + 4 v} \frac{d v}{d t} = \frac{1}{2 v^{2} + 4 v} (2 v^{2} + 4 v)$

Этап 5.3

Сократим общий множитель $2 v^{2} + 4 v$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.3.1

Сократим общий множитель.

$\frac{1}{2 v^{2} + 4 v} \frac{d v}{d t} = \frac{1}{2 v^{2} + 4 v} (2 v^{2} + 4 v)$

Этап 5.3.2

Перепишем это выражение.

$\frac{1}{2 v^{2} + 4 v} \frac{d v}{d t} = 1$

Этап 5.4

Перепишем уравнение.

$\frac{1}{2 v^{2} + 4 v} d v = 1 d t$

Этап 6

Проинтегрируем обе части.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.1

Зададим интеграл на каждой стороне.

$\int \frac{1}{2 v^{2} + 4 v} d v = \int d t$

Этап 6.2

Проинтегрируем левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1

Запишем дробь, используя разложение на элементарные дроби.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.1

Разложим дробь и умножим на общий знаменатель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.1.1

Вынесем множитель $2 v$ из $2 v^{2} + 4 v$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.1.1.1

Вынесем множитель $2 v$ из $2 v^{2}$ .

$\frac{1}{2 v \cdot v + 4 v}$

Этап 6.2.1.1.1.2

Вынесем множитель $2 v$ из $4 v$ .

$\frac{1}{2 v \cdot v + 2 v \cdot 2}$

Этап 6.2.1.1.1.3

Вынесем множитель $2 v$ из $2 v \cdot v + 2 v \cdot 2$ .

$\frac{1}{2 v (v + 2)}$

Этап 6.2.1.1.2

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 $B$ .

$\frac{A}{v} + \frac{B}{v + 2}$

Этап 6.2.1.1.3

Умножим каждую дробь в уравнении на знаменатель исходного выражения. В этом случае знаменатель равен $2 v (v + 2)$ .

$\frac{1 (2 v (v + 2))}{2 v (v + 2)} = \frac{A (2 v (v + 2))}{v} + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Этап 6.2.1.1.4

Сократим общий множитель $2$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.1.4.1

Сократим общий множитель.

$\frac{1 (2 v (v + 2))}{2 v (v + 2)} = \frac{A (2 v (v + 2))}{v} + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Этап 6.2.1.1.4.2

Перепишем это выражение.

$\frac{1 (v (v + 2))}{v (v + 2)} = \frac{A (2 v (v + 2))}{v} + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Этап 6.2.1.1.5

Сократим общий множитель $v$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.1.5.1

Сократим общий множитель.

$\frac{1 (v (v + 2))}{v (v + 2)} = \frac{A (2 v (v + 2))}{v} + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Этап 6.2.1.1.5.2

Перепишем это выражение.

$\frac{1 (v + 2)}{v + 2} = \frac{A (2 v (v + 2))}{v} + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Этап 6.2.1.1.6

Сократим общий множитель $v + 2$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.1.6.1

Сократим общий множитель.

$\frac{1 (v + 2)}{v + 2} = \frac{A (2 v (v + 2))}{v} + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Этап 6.2.1.1.6.2

Перепишем это выражение.

$1 = \frac{A (2 v (v + 2))}{v} + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Этап 6.2.1.1.7

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.1.7.1

Сократим общий множитель $v$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.1.7.1.1

Сократим общий множитель.

$1 = \frac{A (2 v (v + 2))}{v} + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Этап 6.2.1.1.7.1.2

Разделим $A (2 (v + 2))$ на $1$ .

$1 = A (2 (v + 2)) + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Этап 6.2.1.1.7.2

Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.

$1 = 2 A (v + 2) + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Этап 6.2.1.1.7.3

Применим свойство дистрибутивности.

$1 = 2 A v + 2 A \cdot 2 + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Этап 6.2.1.1.7.4

Умножим $2$ на $2$ .

$1 = 2 A v + 4 A + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Этап 6.2.1.1.7.5

Сократим общий множитель $v + 2$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.1.7.5.1

Сократим общий множитель.

$1 = 2 A v + 4 A + \frac{B (2 v (v + 2))}{v + 2}$

Этап 6.2.1.1.7.5.2

Разделим $B (2 v)$ на $1$ .

$1 = 2 A v + 4 A + B (2 v)$

Этап 6.2.1.1.7.6

Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.

$1 = 2 A v + 4 A + 2 B v$

Этап 6.2.1.1.8

Упорядочим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.1.8.1

Перенесем $A$ .

$1 = 2 v A + 4 A + 2 B v$

Этап 6.2.1.1.8.2

Перенесем $B$ .

$1 = 2 v A + 4 A + 2 v B$

Этап 6.2.1.1.8.3

Перенесем $4 A$ .

$1 = 2 v A + 2 v B + 4 A$

Этап 6.2.1.2

Составим уравнения для переменных элементарной дроби и используем их для создания системы уравнений.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.2.1

Составим уравнение для переменных элементарной дроби, приравняв коэффициенты $v$ из каждой части уравнения. Чтобы уравнение было верным, эквивалентные коэффициенты в каждой части уравнения должны быть равны.

$0 = 2 A + 2 B$

Этап 6.2.1.2.2

Составим уравнение для переменных элементарной дроби, приравняв коэффициенты членов, не содержащих $v$ . Чтобы уравнение было верным, эквивалентные коэффициенты в каждой части уравнения должны быть равны.

$1 = 4 A$

Этап 6.2.1.2.3

Составим систему уравнений, чтобы найти коэффициенты элементарных дробей.

$0 = 2 A + 2 B$

$1 = 4 A$

$0 = 2 A + 2 B$

$1 = 4 A$

Этап 6.2.1.3

Решим систему уравнений.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.3.1

Решим относительно $A$ в $1 = 4 A$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.3.1.1

Перепишем уравнение в виде $4 A = 1$ .

$4 A = 1$

$0 = 2 A + 2 B$

Этап 6.2.1.3.1.2

Разделим каждый член $4 A = 1$ на $4$ и упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.3.1.2.1

Разделим каждый член $4 A = 1$ на $4$ .

$\frac{4 A}{4} = \frac{1}{4}$

$0 = 2 A + 2 B$

Этап 6.2.1.3.1.2.2

Упростим левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.3.1.2.2.1

Сократим общий множитель $4$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.3.1.2.2.1.1

Сократим общий множитель.

$\frac{4 A}{4} = \frac{1}{4}$

$0 = 2 A + 2 B$

Этап 6.2.1.3.1.2.2.1.2

Разделим $A$ на $1$ .

$A = \frac{1}{4}$

$0 = 2 A + 2 B$

$A = \frac{1}{4}$

$0 = 2 A + 2 B$

$A = \frac{1}{4}$

$0 = 2 A + 2 B$

$A = \frac{1}{4}$

$0 = 2 A + 2 B$

$A = \frac{1}{4}$

$0 = 2 A + 2 B$

Этап 6.2.1.3.2

Заменим все вхождения $A$ на $\frac{1}{4}$ во всех уравнениях.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.3.2.1

Заменим все вхождения $A$ в $0 = 2 A + 2 B$ на $\frac{1}{4}$ .

$0 = 2 (\frac{1}{4}) + 2 B$

$A = \frac{1}{4}$

Этап 6.2.1.3.2.2

Упростим правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.3.2.2.1

Сократим общий множитель $2$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.3.2.2.1.1

Вынесем множитель $2$ из $4$ .

$0 = 2 (\frac{1}{2 (2)}) + 2 B$

$A = \frac{1}{4}$

Этап 6.2.1.3.2.2.1.2

Сократим общий множитель.

$0 = 2 (\frac{1}{2 \cdot 2}) + 2 B$

$A = \frac{1}{4}$

Этап 6.2.1.3.2.2.1.3

Перепишем это выражение.

$0 = \frac{1}{2} + 2 B$

$A = \frac{1}{4}$

$0 = \frac{1}{2} + 2 B$

$A = \frac{1}{4}$

$0 = \frac{1}{2} + 2 B$

$A = \frac{1}{4}$

$0 = \frac{1}{2} + 2 B$

$A = \frac{1}{4}$

Этап 6.2.1.3.3

Решим относительно $B$ в $0 = \frac{1}{2} + 2 B$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.3.3.1

Перепишем уравнение в виде $\frac{1}{2} + 2 B = 0$ .

$\frac{1}{2} + 2 B = 0$

$A = \frac{1}{4}$

Этап 6.2.1.3.3.2

Вычтем $\frac{1}{2}$ из обеих частей уравнения.

$2 B = - \frac{1}{2}$

$A = \frac{1}{4}$

Этап 6.2.1.3.3.3

Разделим каждый член $2 B = - \frac{1}{2}$ на $2$ и упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.3.3.3.1

Разделим каждый член $2 B = - \frac{1}{2}$ на $2$ .

$\frac{2 B}{2} = \frac{- \frac{1}{2}}{2}$

$A = \frac{1}{4}$

Этап 6.2.1.3.3.3.2

Упростим левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.3.3.3.2.1

Сократим общий множитель $2$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.3.3.3.2.1.1

Сократим общий множитель.

$\frac{2 B}{2} = \frac{- \frac{1}{2}}{2}$

$A = \frac{1}{4}$

Этап 6.2.1.3.3.3.2.1.2

Разделим $B$ на $1$ .

$B = \frac{- \frac{1}{2}}{2}$

$A = \frac{1}{4}$

$B = \frac{- \frac{1}{2}}{2}$

$A = \frac{1}{4}$

$B = \frac{- \frac{1}{2}}{2}$

$A = \frac{1}{4}$

Этап 6.2.1.3.3.3.3

Упростим правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.3.3.3.3.1

Умножим числитель на величину, обратную знаменателю.

$B = - \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2}$

$A = \frac{1}{4}$

Этап 6.2.1.3.3.3.3.2

Умножим $- \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.3.3.3.3.2.1

Умножим $\frac{1}{2}$ на $\frac{1}{2}$ .

$B = - \frac{1}{2 \cdot 2}$

$A = \frac{1}{4}$

Этап 6.2.1.3.3.3.3.2.2

Умножим $2$ на $2$ .

$B = - \frac{1}{4}$

$A = \frac{1}{4}$

$B = - \frac{1}{4}$

$A = \frac{1}{4}$

$B = - \frac{1}{4}$

$A = \frac{1}{4}$

$B = - \frac{1}{4}$

$A = \frac{1}{4}$

$B = - \frac{1}{4}$

$A = \frac{1}{4}$

Этап 6.2.1.3.4

Решим систему уравнений.

$B = - \frac{1}{4} A = \frac{1}{4}$

Этап 6.2.1.3.5

Перечислим все решения.

$B = - \frac{1}{4}, A = \frac{1}{4}$

Этап 6.2.1.4

Заменим каждый коэффициент элементарной дроби в $\frac{A}{v} + \frac{B}{v + 2}$ значениями, найденными для $A$ и $B$ .

$\frac{\frac{1}{4}}{v} + \frac{- \frac{1}{4}}{v + 2}$

Этап 6.2.1.5

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.5.1

Умножим числитель на величину, обратную знаменателю.

$\frac{1}{4} \cdot \frac{1}{v} + \frac{- \frac{1}{4}}{v + 2}$

Этап 6.2.1.5.2

Умножим $\frac{1}{4}$ на $\frac{1}{v}$ .

$\frac{1}{4 v} + \frac{- \frac{1}{4}}{v + 2}$

Этап 6.2.1.5.3

Умножим числитель на величину, обратную знаменателю.

$\frac{1}{4 v} - \frac{1}{4} \cdot \frac{1}{v + 2}$

Этап 6.2.1.5.4

Умножим $\frac{1}{v + 2}$ на $\frac{1}{4}$ .

$\frac{1}{4 v} - \frac{1}{(v + 2) \cdot 4}$

Этап 6.2.1.5.5

Перенесем $4$ влево от $v + 2$ .

$\int \frac{1}{4 v} - \frac{1}{4 (v + 2)} d v = \int d t$

Этап 6.2.2

Разделим данный интеграл на несколько интегралов.

$\int \frac{1}{4 v} d v + \int - \frac{1}{4 (v + 2)} d v = \int d t$

Этап 6.2.3

Поскольку $\frac{1}{4}$ — константа по отношению к $v$ , вынесем $\frac{1}{4}$ из-под знака интеграла.

$\frac{1}{4} \int \frac{1}{v} d v + \int - \frac{1}{4 (v + 2)} d v = \int d t$

Этап 6.2.4

Интеграл $\frac{1}{v}$ по $v$ имеет вид $\ln (| v |)$ .

$\frac{1}{4} (\ln (| v |) + C_{1}) + \int - \frac{1}{4 (v + 2)} d v = \int d t$

Этап 6.2.5

Поскольку $- 1$ — константа по отношению к $v$ , вынесем $- 1$ из-под знака интеграла.

$\frac{1}{4} (\ln (| v |) + C_{1}) - \int \frac{1}{4 (v + 2)} d v = \int d t$

Этап 6.2.6

Поскольку $\frac{1}{4}$ — константа по отношению к $v$ , вынесем $\frac{1}{4}$ из-под знака интеграла.

$\frac{1}{4} (\ln (| v |) + C_{1}) - (\frac{1}{4} \int \frac{1}{v + 2} d v) = \int d t$

Этап 6.2.7

Пусть $u_{2} = v + 2$ . Тогда $d u_{2} = d v$ . Перепишем, используя $u_{2}$ и $d$ $u_{2}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.7.1

Пусть $u_{2} = v + 2$ . Найдем $\frac{d u_{2}}{d v}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.7.1.1

Дифференцируем $v + 2$ .

$\frac{d}{d v} [v + 2]$

Этап 6.2.7.1.2

По правилу суммы производная $v + 2$ по $v$ имеет вид $\frac{d}{d v} [v] + \frac{d}{d v} [2]$ .

$\frac{d}{d v} [v] + \frac{d}{d v} [2]$

Этап 6.2.7.1.3

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d v} [v^{n}]$ имеет вид $n v^{n - 1}$ , где $n = 1$ .

$1 + \frac{d}{d v} [2]$

Этап 6.2.7.1.4

Поскольку $2$ является константой относительно $v$ , производная $2$ относительно $v$ равна $0$ .

$1 + 0$

Этап 6.2.7.1.5

Добавим $1$ и $0$ .

$1$

Этап 6.2.7.2

Переформулируем задачу с помощью $u_{2}$ и $d u_{2}$ .

$\frac{1}{4} (\ln (| v |) + C_{1}) - \frac{1}{4} \int \frac{1}{u_{2}} d u_{2} = \int d t$

Этап 6.2.8

Интеграл $\frac{1}{u_{2}}$ по $u_{2}$ имеет вид $\ln (| u_{2} |)$ .

$\frac{1}{4} (\ln (| v |) + C_{1}) - \frac{1}{4} (\ln (| u_{2} |) + C_{2}) = \int d t$

Этап 6.2.9

Упростим.

$\frac{1}{4} \ln (| v |) - \frac{1}{4} \ln (| u_{2} |) + C_{3} = \int d t$

Этап 6.3

Применим правило дифференцирования постоянных функций.

$\frac{1}{4} \ln (| v |) - \frac{1}{4} \ln (| u_{2} |) + C_{3} = t + C_{4}$

Этап 6.4

Сгруппируем постоянную интегрирования в правой части как $C$ .

$\frac{1}{4} \ln (| v |) - \frac{1}{4} \ln (| u_{2} |) = t + C$

Этап 7

Решим относительно $v$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.1

Упростим левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.1.1

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.1.1.1

Объединим $\frac{1}{4}$ и $\ln (| v |)$ .

$\frac{\ln (| v |)}{4} - \frac{1}{4} \ln (| u_{2} |) = t + C$

Этап 7.1.1.2

Объединим $\ln (| u_{2} |)$ и $\frac{1}{4}$ .

$\frac{\ln (| v |)}{4} - \frac{\ln (| u_{2} |)}{4} = t + C$

Этап 7.2

Каждый член в $\frac{\ln (| v |)}{4} - \frac{\ln (| u_{2} |)}{4} = t + C$ умножим на $4$ , чтобы убрать дроби.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.2.1

Умножим каждый член $\frac{\ln (| v |)}{4} - \frac{\ln (| u_{2} |)}{4} = t + C$ на $4$ .

$\frac{\ln (| v |)}{4} \cdot 4 - \frac{\ln (| u_{2} |)}{4} \cdot 4 = t \cdot 4 + C \cdot 4$

Этап 7.2.2

Упростим левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.2.2.1

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.2.2.1.1

Сократим общий множитель $4$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.2.2.1.1.1

Сократим общий множитель.

$\frac{\ln (| v |)}{4} \cdot 4 - \frac{\ln (| u_{2} |)}{4} \cdot 4 = t \cdot 4 + C \cdot 4$

Этап 7.2.2.1.1.2

Перепишем это выражение.

$\ln (| v |) - \frac{\ln (| u_{2} |)}{4} \cdot 4 = t \cdot 4 + C \cdot 4$

Этап 7.2.2.1.2

Сократим общий множитель $4$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.2.2.1.2.1

Перенесем стоящий впереди знак минуса в $- \frac{\ln (| u_{2} |)}{4}$ в числитель.

$\ln (| v |) + \frac{- \ln (| u_{2} |)}{4} \cdot 4 = t \cdot 4 + C \cdot 4$

Этап 7.2.2.1.2.2

Сократим общий множитель.

$\ln (| v |) + \frac{- \ln (| u_{2} |)}{4} \cdot 4 = t \cdot 4 + C \cdot 4$

Этап 7.2.2.1.2.3

Перепишем это выражение.

$\ln (| v |) - \ln (| u_{2} |) = t \cdot 4 + C \cdot 4$

Этап 7.2.3

Упростим правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.2.3.1

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.2.3.1.1

Перенесем $4$ влево от $t$ .

$\ln (| v |) - \ln (| u_{2} |) = 4 \cdot t + C \cdot 4$

Этап 7.2.3.1.2

Перенесем $4$ влево от $C$ .

$\ln (| v |) - \ln (| u_{2} |) = 4 t + 4 C$

Этап 7.3

Используем формулу разности логарифмов с одинаковым основанием: $\log_{b} (x) - \log_{b} (y) = \log_{b} (\frac{x}{y})$ .

$\ln (\frac{| v |}{| u_{2} |}) = 4 t + 4 C$

Этап 7.4

Чтобы решить относительно $v$ , перепишем уравнение, используя свойства логарифмов.

$e^{\ln (\frac{| v |}{| u_{2} |})} = e^{4 t + 4 C}$

Этап 7.5

Перепишем $\ln (\frac{| v |}{| u_{2} |}) = 4 t + 4 C$ в экспоненциальной форме, используя определение логарифма. Если $x$ и $b$ — положительные вещественные числа и $b \neq 1$ , то $\log_{b} (x) = y$ эквивалентно $b^{y} = x$ .

$e^{4 t + 4 C} = \frac{| v |}{| u_{2} |}$

Этап 7.6

Решим относительно $v$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.6.1

Перепишем уравнение в виде $\frac{| v |}{| u_{2} |} = e^{4 t + 4 C}$ .

$\frac{| v |}{| u_{2} |} = e^{4 t + 4 C}$

Этап 7.6.2

Умножим обе части на $| u_{2} |$ .

$\frac{| v |}{| u_{2} |} | u_{2} | = e^{4 t + 4 C} | u_{2} |$

Этап 7.6.3

Упростим левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.6.3.1

Сократим общий множитель $| u_{2} |$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.6.3.1.1

Сократим общий множитель.

$\frac{| v |}{| u_{2} |} | u_{2} | = e^{4 t + 4 C} | u_{2} |$

Этап 7.6.3.1.2

Перепишем это выражение.

$| v | = e^{4 t + 4 C} | u_{2} |$

Этап 7.6.4

Решим относительно $v$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.6.4.1

Изменим порядок множителей в $e^{4 t + 4 C} | u_{2} |$ .

$| v | = | u_{2} | e^{4 t + 4 C}$

Этап 7.6.4.2

Избавимся от знаков модуля. В правой части уравнения возникнет знак $\pm$ , поскольку $| x | = \pm x$ .

$v = \pm | u_{2} | e^{4 t + 4 C}$

Этап 8

Сгруппируем постоянные члены.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.1

Упростим постоянную интегрирования.

$v = \pm | u_{2} | e^{4 t + C}$

Этап 8.2

Перепишем $e^{4 t + C}$ в виде $e^{4 t} e^{C}$ .

$v = \pm | u_{2} | (e^{4 t} e^{C})$

Этап 8.3

Изменим порядок $e^{4 t}$ и $e^{C}$ .

$v = \pm | u_{2} | (e^{C} e^{4 t})$

Этап 8.4

Объединим константы с плюсом или минусом.

$v = C | u_{2} | e^{4 t}$

Этап 9

Заменим все вхождения $v$ на $e^{2 u + 4 t}$ .

$e^{2 u + 4 t} = C | u_{2} | e^{4 t}$