Математический анализ Примеры

$\frac{d y}{d x} = \frac{y^{2}}{\sqrt{x + 1}}$

Этап 1

Разделим переменные.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1

Умножим обе части на $\frac{1}{y^{2}}$ .

$\frac{1}{y^{2}} \frac{d y}{d x} = \frac{1}{y^{2}} \cdot \frac{y^{2}}{\sqrt{x + 1}}$

Этап 1.2

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.2.1

Объединим.

$\frac{1}{y^{2}} \frac{d y}{d x} = \frac{1 y^{2}}{y^{2} \sqrt{x + 1}}$

Этап 1.2.2

Сократим общий множитель $y^{2}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.2.2.1

Сократим общий множитель.

$\frac{1}{y^{2}} \frac{d y}{d x} = \frac{1 y^{2}}{y^{2} \sqrt{x + 1}}$

Этап 1.2.2.2

Перепишем это выражение.

$\frac{1}{y^{2}} \frac{d y}{d x} = \frac{1}{\sqrt{x + 1}}$

Этап 1.2.3

Умножим $\frac{1}{\sqrt{x + 1}}$ на $\frac{\sqrt{x + 1}}{\sqrt{x + 1}}$ .

$\frac{1}{y^{2}} \frac{d y}{d x} = \frac{1}{\sqrt{x + 1}} \cdot \frac{\sqrt{x + 1}}{\sqrt{x + 1}}$

Этап 1.2.4

Объединим и упростим знаменатель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.2.4.1

Умножим $\frac{1}{\sqrt{x + 1}}$ на $\frac{\sqrt{x + 1}}{\sqrt{x + 1}}$ .

$\frac{1}{y^{2}} \frac{d y}{d x} = \frac{\sqrt{x + 1}}{\sqrt{x + 1} \sqrt{x + 1}}$

Этап 1.2.4.2

Возведем $\sqrt{x + 1}$ в степень $1$ .

$\frac{1}{y^{2}} \frac{d y}{d x} = \frac{\sqrt{x + 1}}{{\sqrt{x + 1}}^{1} \sqrt{x + 1}}$

Этап 1.2.4.3

Возведем $\sqrt{x + 1}$ в степень $1$ .

$\frac{1}{y^{2}} \frac{d y}{d x} = \frac{\sqrt{x + 1}}{{\sqrt{x + 1}}^{1} {\sqrt{x + 1}}^{1}}$

Этап 1.2.4.4

Применим правило степени $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ для объединения показателей.

$\frac{1}{y^{2}} \frac{d y}{d x} = \frac{\sqrt{x + 1}}{{\sqrt{x + 1}}^{1 + 1}}$

Этап 1.2.4.5

Добавим $1$ и $1$ .

$\frac{1}{y^{2}} \frac{d y}{d x} = \frac{\sqrt{x + 1}}{{\sqrt{x + 1}}^{2}}$

Этап 1.2.4.6

Перепишем ${\sqrt{x + 1}}^{2}$ в виде $x + 1$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.2.4.6.1

С помощью $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ запишем $\sqrt{x + 1}$ в виде ${(x + 1)}^{\frac{1}{2}}$ .

$\frac{1}{y^{2}} \frac{d y}{d x} = \frac{\sqrt{x + 1}}{{({(x + 1)}^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Этап 1.2.4.6.2

Применим правило степени и перемножим показатели, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$\frac{1}{y^{2}} \frac{d y}{d x} = \frac{\sqrt{x + 1}}{{(x + 1)}^{\frac{1}{2} \cdot 2}}$

Этап 1.2.4.6.3

Объединим $\frac{1}{2}$ и $2$ .

$\frac{1}{y^{2}} \frac{d y}{d x} = \frac{\sqrt{x + 1}}{{(x + 1)}^{\frac{2}{2}}}$

Этап 1.2.4.6.4

Сократим общий множитель $2$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.2.4.6.4.1

Сократим общий множитель.

$\frac{1}{y^{2}} \frac{d y}{d x} = \frac{\sqrt{x + 1}}{{(x + 1)}^{\frac{2}{2}}}$

Этап 1.2.4.6.4.2

Перепишем это выражение.

$\frac{1}{y^{2}} \frac{d y}{d x} = \frac{\sqrt{x + 1}}{{(x + 1)}^{1}}$

Этап 1.2.4.6.5

Упростим.

$\frac{1}{y^{2}} \frac{d y}{d x} = \frac{\sqrt{x + 1}}{x + 1}$

Этап 1.3

Перепишем уравнение.

$\frac{1}{y^{2}} d y = \frac{\sqrt{x + 1}}{x + 1} d x$

Этап 2

Проинтегрируем обе части.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.1

Зададим интеграл на каждой стороне.

$\int \frac{1}{y^{2}} d y = \int \frac{\sqrt{x + 1}}{x + 1} d x$

Этап 2.2

Проинтегрируем левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.2.1

Применим основные правила для показателей степени.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.2.1.1

Вынесем $y^{2}$ из знаменателя, возведя в $- 1$ степень.

$\int {(y^{2})}^{- 1} d y = \int \frac{\sqrt{x + 1}}{x + 1} d x$

Этап 2.2.1.2

Перемножим экспоненты в ${(y^{2})}^{- 1}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.2.1.2.1

Применим правило степени и перемножим показатели, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$\int y^{2 \cdot - 1} d y = \int \frac{\sqrt{x + 1}}{x + 1} d x$

Этап 2.2.1.2.2

Умножим $2$ на $- 1$ .

$\int y^{- 2} d y = \int \frac{\sqrt{x + 1}}{x + 1} d x$

Этап 2.2.2

По правилу степени интеграл $y^{- 2}$ по $y$ имеет вид $- y^{- 1}$ .

$- y^{- 1} + C_{1} = \int \frac{\sqrt{x + 1}}{x + 1} d x$

Этап 2.2.3

Перепишем $- y^{- 1} + C_{1}$ в виде $- \frac{1}{y} + C_{1}$ .

$- \frac{1}{y} + C_{1} = \int \frac{\sqrt{x + 1}}{x + 1} d x$

Этап 2.3

Проинтегрируем правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.3.1

Пусть $u = x + 1$ . Тогда $d u = d x$ . Перепишем, используя $u$ и $d$ $u$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.3.1.1

Пусть $u = x + 1$ . Найдем $\frac{d u}{d x}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.3.1.1.1

Дифференцируем $x + 1$ .

$\frac{d}{d x} [x + 1]$

Этап 2.3.1.1.2

По правилу суммы производная $x + 1$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [1]$ .

$\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [1]$

Этап 2.3.1.1.3

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

$1 + \frac{d}{d x} [1]$

Этап 2.3.1.1.4

Поскольку $1$ является константой относительно $x$ , производная $1$ относительно $x$ равна $0$ .

$1 + 0$

Этап 2.3.1.1.5

Добавим $1$ и $0$ .

$1$

Этап 2.3.1.2

Переформулируем задачу с помощью $u$ и $d u$ .

$- \frac{1}{y} + C_{1} = \int \frac{\sqrt{u}}{u} d u$

Этап 2.3.2

Упростим выражение.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.3.2.1

С помощью $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ запишем $\sqrt{u}$ в виде $u^{\frac{1}{2}}$ .

$- \frac{1}{y} + C_{1} = \int \frac{u^{\frac{1}{2}}}{u} d u$

Этап 2.3.2.2

Разделим дробь на несколько дробей.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.3.2.2.1

Перенесем $u^{\frac{1}{2}}$ в знаменатель, используя правило отрицательных степеней $b^{n} = \frac{1}{b^{- n}}$ .

$- \frac{1}{y} + C_{1} = \int \frac{1}{u \cdot u^{- \frac{1}{2}}} d u$

Этап 2.3.2.2.2

Умножим $u$ на $u^{- \frac{1}{2}}$ , сложив экспоненты.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.3.2.2.2.1

Умножим $u$ на $u^{- \frac{1}{2}}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.3.2.2.2.1.1

Возведем $u$ в степень $1$ .

$- \frac{1}{y} + C_{1} = \int \frac{1}{u^{1} u^{- \frac{1}{2}}} d u$

Этап 2.3.2.2.2.1.2

Применим правило степени $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ для объединения показателей.

$- \frac{1}{y} + C_{1} = \int \frac{1}{u^{1 - \frac{1}{2}}} d u$

Этап 2.3.2.2.2.2

Запишем $1$ в виде дроби с общим знаменателем.

$- \frac{1}{y} + C_{1} = \int \frac{1}{u^{\frac{2}{2} - \frac{1}{2}}} d u$

Этап 2.3.2.2.2.3

Объединим числители над общим знаменателем.

$- \frac{1}{y} + C_{1} = \int \frac{1}{u^{\frac{2 - 1}{2}}} d u$

Этап 2.3.2.2.2.4

Вычтем $1$ из $2$ .

$- \frac{1}{y} + C_{1} = \int \frac{1}{u^{\frac{1}{2}}} d u$

Этап 2.3.2.3

Применим основные правила для показателей степени.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.3.2.3.1

Вынесем $u^{\frac{1}{2}}$ из знаменателя, возведя в $- 1$ степень.

$- \frac{1}{y} + C_{1} = \int {(u^{\frac{1}{2}})}^{- 1} d u$

Этап 2.3.2.3.2

Перемножим экспоненты в ${(u^{\frac{1}{2}})}^{- 1}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.3.2.3.2.1

Применим правило степени и перемножим показатели, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$- \frac{1}{y} + C_{1} = \int u^{\frac{1}{2} \cdot - 1} d u$

Этап 2.3.2.3.2.2

Объединим $\frac{1}{2}$ и $- 1$ .

$- \frac{1}{y} + C_{1} = \int u^{\frac{- 1}{2}} d u$

Этап 2.3.2.3.2.3

Вынесем знак минуса перед дробью.

$- \frac{1}{y} + C_{1} = \int u^{- \frac{1}{2}} d u$

Этап 2.3.3

По правилу степени интеграл $u^{- \frac{1}{2}}$ по $u$ имеет вид $2 u^{\frac{1}{2}}$ .

$- \frac{1}{y} + C_{1} = 2 u^{\frac{1}{2}} + C_{2}$

Этап 2.3.4

Заменим все вхождения $u$ на $x + 1$ .

$- \frac{1}{y} + C_{1} = 2 {(x + 1)}^{\frac{1}{2}} + C_{2}$

Этап 2.4

Сгруппируем постоянную интегрирования в правой части как $K$ .

$- \frac{1}{y} = 2 {(x + 1)}^{\frac{1}{2}} + K$

Этап 3

Решим относительно $y$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1

Найдем НОК знаменателей членов уравнения.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1.1

Нахождение НОЗ для списка значений — это то же самое, что найти НОК для знаменателей этих значений.

$y, 1, 1$

Этап 3.1.2

НОК единицы и любого выражения есть это выражение.

$y$

Этап 3.2

Каждый член в $- \frac{1}{y} = 2 {(x + 1)}^{\frac{1}{2}} + K$ умножим на $y$ , чтобы убрать дроби.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.2.1

Умножим каждый член $- \frac{1}{y} = 2 {(x + 1)}^{\frac{1}{2}} + K$ на $y$ .

$- \frac{1}{y} y = 2 {(x + 1)}^{\frac{1}{2}} y + K y$

Этап 3.2.2

Упростим левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.2.2.1

Сократим общий множитель $y$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.2.2.1.1

Перенесем стоящий впереди знак минуса в $- \frac{1}{y}$ в числитель.

$\frac{- 1}{y} y = 2 {(x + 1)}^{\frac{1}{2}} y + K y$

Этап 3.2.2.1.2

Сократим общий множитель.

$\frac{- 1}{y} y = 2 {(x + 1)}^{\frac{1}{2}} y + K y$

Этап 3.2.2.1.3

Перепишем это выражение.

$- 1 = 2 {(x + 1)}^{\frac{1}{2}} y + K y$

Этап 3.2.3

Упростим правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.2.3.1

Изменим порядок множителей в $2 {(x + 1)}^{\frac{1}{2}} y + K y$ .

$- 1 = 2 y {(x + 1)}^{\frac{1}{2}} + K y$

Этап 3.3

Решим уравнение.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.3.1

Перепишем уравнение в виде $2 y {(x + 1)}^{\frac{1}{2}} + K y = - 1$ .

$2 y {(x + 1)}^{\frac{1}{2}} + K y = - 1$

Этап 3.3.2

Вынесем множитель $y$ из $2 y {(x + 1)}^{\frac{1}{2}} + K y$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.3.2.1

Вынесем множитель $y$ из $2 y {(x + 1)}^{\frac{1}{2}}$ .

$y (2 {(x + 1)}^{\frac{1}{2}}) + K y = - 1$

Этап 3.3.2.2

Вынесем множитель $y$ из $K y$ .

$y (2 {(x + 1)}^{\frac{1}{2}}) + y K = - 1$

Этап 3.3.2.3

Вынесем множитель $y$ из $y (2 {(x + 1)}^{\frac{1}{2}}) + y K$ .

$y (2 {(x + 1)}^{\frac{1}{2}} + K) = - 1$

Этап 3.3.3

Разделим каждый член $y (2 {(x + 1)}^{\frac{1}{2}} + K) = - 1$ на $2 {(x + 1)}^{\frac{1}{2}} + K$ и упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.3.3.1

Разделим каждый член $y (2 {(x + 1)}^{\frac{1}{2}} + K) = - 1$ на $2 {(x + 1)}^{\frac{1}{2}} + K$ .

$\frac{y (2 {(x + 1)}^{\frac{1}{2}} + K)}{2 {(x + 1)}^{\frac{1}{2}} + K} = \frac{- 1}{2 {(x + 1)}^{\frac{1}{2}} + K}$

Этап 3.3.3.2

Упростим левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.3.3.2.1

Разделим $y$ на $1$ .

$y = \frac{- 1}{2 {(x + 1)}^{\frac{1}{2}} + K}$

Этап 3.3.3.3

Упростим правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.3.3.3.1

Вынесем знак минуса перед дробью.

$y = - \frac{1}{2 {(x + 1)}^{\frac{1}{2}} + K}$