Математический анализ Примеры

$\frac{d y}{d x} = e^{x - 4 y}$

Этап 1

Пусть $v = e^{x - 4 y}$ . Подставим $v$ вместо $e^{x - 4 y}$ для всех.

$\frac{d y}{d x} = v$

Этап 2

Найдем $\frac{d v}{d x}$ , дифференцируя $e^{x - 4 y}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.1

Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ имеет вид $f' (g (x)) g' (x)$ , где $f (x) = e^{x}$ и $g (x) = x - 4 y$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.1.1

Чтобы применить цепное правило, зададим $u_{1}$ как $x - 4 y$ .

$\frac{d v}{d x} = \frac{d}{d u_{1}} [e^{u_{1}}] \frac{d}{d x} [x - 4 y]$

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 $a$ = $e$ .

$\frac{d v}{d x} = e^{u_{1}} \frac{d}{d x} [x - 4 y]$

Этап 2.1.3

Заменим все вхождения $u_{1}$ на $x - 4 y$ .

$\frac{d v}{d x} = e^{x - 4 y} \frac{d}{d x} [x - 4 y]$

Этап 2.2

По правилу суммы производная $x - 4 y$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 4 y]$ .

$\frac{d v}{d x} = e^{x - 4 y} (\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 4 y])$

Этап 2.3

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

$\frac{d v}{d x} = e^{x - 4 y} (1 + \frac{d}{d x} [- 4 y])$

Этап 2.4

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

$\frac{d v}{d x} = e^{x - 4 y} (1 - 4 \frac{d}{d x} [y])$

Этап 2.5

Перепишем $\frac{d}{d x} [y]$ в виде $y'$ .

$\frac{d v}{d x} = e^{x - 4 y} (1 - 4 y')$

Этап 3

Подставим $v$ вместо $e^{x - 4 y}$ .

$\frac{d v}{d x} = v (1 - 4 y')$

Этап 4

Подставим производную обратно в дифференциальное уравнение.

$- \frac{\frac{d v}{d x}}{4 v} + \frac{1}{4} = v$

Этап 5

Разделим переменные.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1

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

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.1

Вычтем $\frac{1}{4}$ из обеих частей уравнения.

$- \frac{\frac{d v}{d x}}{4 v} = v - \frac{1}{4}$

Этап 5.1.2

Разделим каждый член $- \frac{\frac{d v}{d x}}{4 v} = v - \frac{1}{4}$ на $- 1$ и упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.2.1

Разделим каждый член $- \frac{\frac{d v}{d x}}{4 v} = v - \frac{1}{4}$ на $- 1$ .

$\frac{- \frac{\frac{d v}{d x}}{4 v}}{- 1} = \frac{v}{- 1} + \frac{- \frac{1}{4}}{- 1}$

Этап 5.1.2.2

Упростим левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.2.2.1

Деление двух отрицательных значений дает положительное значение.

$\frac{\frac{\frac{d v}{d x}}{4 v}}{1} = \frac{v}{- 1} + \frac{- \frac{1}{4}}{- 1}$

Этап 5.1.2.2.2

Разделим $\frac{\frac{d v}{d x}}{4 v}$ на $1$ .

$\frac{\frac{d v}{d x}}{4 v} = \frac{v}{- 1} + \frac{- \frac{1}{4}}{- 1}$

Этап 5.1.2.3

Упростим правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.2.3.1

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.2.3.1.1

Вынесем знак минуса из знаменателя $\frac{v}{- 1}$ .

$\frac{\frac{d v}{d x}}{4 v} = - 1 \cdot v + \frac{- \frac{1}{4}}{- 1}$

Этап 5.1.2.3.1.2

Перепишем $- 1 \cdot v$ в виде $- v$ .

$\frac{\frac{d v}{d x}}{4 v} = - v + \frac{- \frac{1}{4}}{- 1}$

Этап 5.1.2.3.1.3

Деление двух отрицательных значений дает положительное значение.

$\frac{\frac{d v}{d x}}{4 v} = - v + \frac{\frac{1}{4}}{1}$

Этап 5.1.2.3.1.4

Разделим $\frac{1}{4}$ на $1$ .

$\frac{\frac{d v}{d x}}{4 v} = - v + \frac{1}{4}$

Этап 5.1.3

Умножим обе части на $4 v$ .

$\frac{\frac{d v}{d x}}{4 v} (4 v) = (- v + \frac{1}{4}) (4 v)$

Этап 5.1.4

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.4.1

Упростим левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.4.1.1

Упростим $\frac{\frac{d v}{d x}}{4 v} (4 v)$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.4.1.1.1

Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.

$4 \frac{\frac{d v}{d x}}{4 v} v = (- v + \frac{1}{4}) (4 v)$

Этап 5.1.4.1.1.2

Сократим общий множитель $4$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.4.1.1.2.1

Вынесем множитель $4$ из $4 v$ .

$4 \frac{\frac{d v}{d x}}{4 v} v = (- v + \frac{1}{4}) (4 v)$

Этап 5.1.4.1.1.2.2

Сократим общий множитель.

$4 \frac{\frac{d v}{d x}}{4 v} v = (- v + \frac{1}{4}) (4 v)$

Этап 5.1.4.1.1.2.3

Перепишем это выражение.

$\frac{\frac{d v}{d x}}{v} v = (- v + \frac{1}{4}) (4 v)$

Этап 5.1.4.1.1.3

Сократим общий множитель $v$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.4.1.1.3.1

Сократим общий множитель.

$\frac{\frac{d v}{d x}}{v} v = (- v + \frac{1}{4}) (4 v)$

Этап 5.1.4.1.1.3.2

Перепишем это выражение.

$\frac{d v}{d x} = (- v + \frac{1}{4}) (4 v)$

Этап 5.1.4.2

Упростим правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.4.2.1

Упростим $(- v + \frac{1}{4}) (4 v)$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.4.2.1.1

Упростим члены.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.4.2.1.1.1

Применим свойство дистрибутивности.

$\frac{d v}{d x} = - v (4 v) + \frac{1}{4} (4 v)$

Этап 5.1.4.2.1.1.2

Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.

$\frac{d v}{d x} = - 1 \cdot 4 v \cdot v + \frac{1}{4} (4 v)$

Этап 5.1.4.2.1.1.3

Сократим общий множитель $4$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.4.2.1.1.3.1

Вынесем множитель $4$ из $4 v$ .

$\frac{d v}{d x} = - 1 \cdot 4 v \cdot v + \frac{1}{4} (4 v)$

Этап 5.1.4.2.1.1.3.2

Сократим общий множитель.

$\frac{d v}{d x} = - 1 \cdot 4 v \cdot v + \frac{1}{4} (4 v)$

Этап 5.1.4.2.1.1.3.3

Перепишем это выражение.

$\frac{d v}{d x} = - 1 \cdot 4 v \cdot v + v$

Этап 5.1.4.2.1.2

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.4.2.1.2.1

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

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.4.2.1.2.1.1

Перенесем $v$ .

$\frac{d v}{d x} = - 1 \cdot 4 (v \cdot v) + v$

Этап 5.1.4.2.1.2.1.2

Умножим $v$ на $v$ .

$\frac{d v}{d x} = - 1 \cdot 4 v^{2} + v$

Этап 5.1.4.2.1.2.2

Умножим $- 1$ на $4$ .

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

Этап 5.2

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

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

Этап 5.3

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.3.1

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

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.3.1.1

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

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

Этап 5.3.1.2

Возведем $v$ в степень $1$ .

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

Этап 5.3.1.3

Вынесем множитель $v$ из $v^{1}$ .

$\frac{1}{- 4 v^{2} + v} \frac{d v}{d x} = \frac{1}{v (- 4 v) + v \cdot 1} (- 4 v^{2} + v)$

Этап 5.3.1.4

Вынесем множитель $v$ из $v (- 4 v) + v \cdot 1$ .

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

Этап 5.3.2

Умножим $\frac{1}{v (- 4 v + 1)}$ на $- 4 v^{2} + v$ .

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

Этап 5.3.3

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

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.3.3.1

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

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

Этап 5.3.3.2

Возведем $v$ в степень $1$ .

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

Этап 5.3.3.3

Вынесем множитель $v$ из $v^{1}$ .

$\frac{1}{- 4 v^{2} + v} \frac{d v}{d x} = \frac{v (- 4 v) + v \cdot 1}{v (- 4 v + 1)}$

Этап 5.3.3.4

Вынесем множитель $v$ из $v (- 4 v) + v \cdot 1$ .

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

Этап 5.3.4

Сократим общий множитель $v$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.3.4.1

Сократим общий множитель.

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

Этап 5.3.4.2

Перепишем это выражение.

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

Этап 5.3.5

Сократим общий множитель $- 4 v + 1$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.3.5.1

Сократим общий множитель.

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

Этап 5.3.5.2

Перепишем это выражение.

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

Этап 5.4

Перепишем уравнение.

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

Этап 6

Проинтегрируем обе части.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.1

Зададим интеграл на каждой стороне.

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

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 $v$ из $- 4 v^{2} + v$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.1.1.1

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

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

Этап 6.2.1.1.1.2

Возведем $v$ в степень $1$ .

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

Этап 6.2.1.1.1.3

Вынесем множитель $v$ из $v^{1}$ .

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

Этап 6.2.1.1.1.4

Вынесем множитель $v$ из $v (- 4 v) + v \cdot 1$ .

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

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 $B$ .

$\frac{A}{v} + \frac{B}{- 4 v + 1}$

Этап 6.2.1.1.3

Умножим каждую дробь в уравнении на знаменатель исходного выражения. В этом случае знаменатель равен $v (- 4 v + 1)$ .

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

Этап 6.2.1.1.4

Сократим общий множитель $v$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.1.4.1

Сократим общий множитель.

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

Этап 6.2.1.1.4.2

Перепишем это выражение.

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

Этап 6.2.1.1.5

Сократим общий множитель $- 4 v + 1$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.1.5.1

Сократим общий множитель.

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

Этап 6.2.1.1.5.2

Перепишем это выражение.

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

Этап 6.2.1.1.6

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.1.6.1

Сократим общий множитель $v$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.1.6.1.1

Сократим общий множитель.

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

Этап 6.2.1.1.6.1.2

Разделим $A (- 4 v + 1)$ на $1$ .

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

Этап 6.2.1.1.6.2

Применим свойство дистрибутивности.

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

Этап 6.2.1.1.6.3

Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.

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

Этап 6.2.1.1.6.4

Умножим $A$ на $1$ .

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

Этап 6.2.1.1.6.5

Сократим общий множитель $- 4 v + 1$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.1.6.5.1

Сократим общий множитель.

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

Этап 6.2.1.1.6.5.2

Разделим $B v$ на $1$ .

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

Этап 6.2.1.1.7

Упростим выражение.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.1.7.1

Перенесем $A$ .

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

Этап 6.2.1.1.7.2

Изменим порядок $B$ и $v$ .

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

Этап 6.2.1.1.7.3

Перенесем $A$ .

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

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.

$0 = - 4 A + B$

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.

$1 = A$

Этап 6.2.1.2.3

Составим систему уравнений, чтобы найти коэффициенты элементарных дробей.

$0 = - 4 A + B$

$1 = A$

$0 = - 4 A + B$

$1 = A$

Этап 6.2.1.3

Решим систему уравнений.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.3.1

Перепишем уравнение в виде $A = 1$ .

$A = 1$

$0 = - 4 A + B$

Этап 6.2.1.3.2

Заменим все вхождения $A$ на $1$ во всех уравнениях.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.3.2.1

Заменим все вхождения $A$ в $0 = - 4 A + B$ на $1$ .

$0 = - 4 \cdot 1 + B$

$A = 1$

Этап 6.2.1.3.2.2

Упростим правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.3.2.2.1

Умножим $- 4$ на $1$ .

$0 = - 4 + B$

$A = 1$

$0 = - 4 + B$

$A = 1$

$0 = - 4 + B$

$A = 1$

Этап 6.2.1.3.3

Решим относительно $B$ в $0 = - 4 + B$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.3.3.1

Перепишем уравнение в виде $- 4 + B = 0$ .

$- 4 + B = 0$

$A = 1$

Этап 6.2.1.3.3.2

Добавим $4$ к обеим частям уравнения.

$B = 4$

$A = 1$

$B = 4$

$A = 1$

Этап 6.2.1.3.4

Решим систему уравнений.

$B = 4 A = 1$

Этап 6.2.1.3.5

Перечислим все решения.

$B = 4, A = 1$

Этап 6.2.1.4

Заменим каждый коэффициент элементарной дроби в $\frac{A}{v} + \frac{B}{- 4 v + 1}$ значениями, найденными для $A$ и $B$ .

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

Этап 6.2.1.5

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.5.1

Вынесем множитель $- 1$ из $- 4 v$ .

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

Этап 6.2.1.5.2

Перепишем $1$ в виде $- 1 (- 1)$ .

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

Этап 6.2.1.5.3

Вынесем множитель $- 1$ из $- (4 v) - 1 (- 1)$ .

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

Этап 6.2.1.5.4

Перепишем отрицательные члены.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.5.4.1

Перепишем $- (4 v - 1)$ в виде $- 1 (4 v - 1)$ .

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

Этап 6.2.1.5.4.2

Вынесем знак минуса перед дробью.

$\int \frac{1}{v} - \frac{4}{4 v - 1} d v = \int d x$

Этап 6.2.2

Разделим данный интеграл на несколько интегралов.

$\int \frac{1}{v} d v + \int - \frac{4}{4 v - 1} d v = \int d x$

Этап 6.2.3

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

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

Этап 6.2.4

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

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

Этап 6.2.5

Поскольку $4$ — константа по отношению к $v$ , вынесем $4$ из-под знака интеграла.

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

Этап 6.2.6

Умножим $4$ на $- 1$ .

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

Этап 6.2.7

Пусть $u_{2} = 4 v - 1$ . Тогда $d u_{2} = 4 d v$ , следовательно $\frac{1}{4} d u_{2} = d v$ . Перепишем, используя $u_{2}$ и $d$ $u_{2}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.7.1

Пусть $u_{2} = 4 v - 1$ . Найдем $\frac{d u_{2}}{d v}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.7.1.1

Дифференцируем $4 v - 1$ .

$\frac{d}{d v} [4 v - 1]$

Этап 6.2.7.1.2

По правилу суммы производная $4 v - 1$ по $v$ имеет вид $\frac{d}{d v} [4 v] + \frac{d}{d v} [- 1]$ .

$\frac{d}{d v} [4 v] + \frac{d}{d v} [- 1]$

Этап 6.2.7.1.3

Найдем значение $\frac{d}{d v} [4 v]$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.7.1.3.1

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

$4 \frac{d}{d v} [v] + \frac{d}{d v} [- 1]$

Этап 6.2.7.1.3.2

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

$4 \cdot 1 + \frac{d}{d v} [- 1]$

Этап 6.2.7.1.3.3

Умножим $4$ на $1$ .

$4 + \frac{d}{d v} [- 1]$

Этап 6.2.7.1.4

Продифференцируем, используя правило константы.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.7.1.4.1

Поскольку $- 1$ является константой относительно $v$ , производная $- 1$ относительно $v$ равна $0$ .

$4 + 0$

Этап 6.2.7.1.4.2

Добавим $4$ и $0$ .

$4$

Этап 6.2.7.2

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

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

Этап 6.2.8

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.8.1

Умножим $\frac{1}{u_{2}}$ на $\frac{1}{4}$ .

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

Этап 6.2.8.2

Перенесем $4$ влево от $u_{2}$ .

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

Этап 6.2.9

Поскольку $\frac{1}{4}$ — константа по отношению к $u_{2}$ , вынесем $\frac{1}{4}$ из-под знака интеграла.

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

Этап 6.2.10

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.10.1

Объединим $\frac{1}{4}$ и $- 4$ .

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

Этап 6.2.10.2

Сократим общий множитель $- 4$ и $4$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.10.2.1

Вынесем множитель $4$ из $- 4$ .

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

Этап 6.2.10.2.2

Сократим общие множители.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.10.2.2.1

Вынесем множитель $4$ из $4$ .

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

Этап 6.2.10.2.2.2

Сократим общий множитель.

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

Этап 6.2.10.2.2.3

Перепишем это выражение.

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

Этап 6.2.10.2.2.4

Разделим $- 1$ на $1$ .

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

Этап 6.2.11

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

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

Этап 6.2.12

Упростим.

$\ln (| v |) - \ln (| u_{2} |) + C_{3} = \int d x$

Этап 6.3

Применим правило дифференцирования постоянных функций.

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

Этап 6.4

Сгруппируем постоянную интегрирования в правой части как $C$ .

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

Этап 7

Решим относительно $v$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.1

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

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

Этап 7.2

Изменим порядок $x$ и $C$ .

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

Этап 7.3

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

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

Этап 7.4

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

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

Этап 7.5

Решим относительно $v$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.5.1

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

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

Этап 7.5.2

Умножим обе части на $| u_{2} |$ .

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

Этап 7.5.3

Упростим левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.5.3.1

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

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.5.3.1.1

Сократим общий множитель.

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

Этап 7.5.3.1.2

Перепишем это выражение.

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

Этап 7.5.4

Решим относительно $v$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.5.4.1

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

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

Этап 7.5.4.2

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

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

Этап 8

Сгруппируем постоянные члены.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.1

Изменим порядок членов.

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

Этап 8.2

Перепишем $e^{x + C}$ в виде $e^{x} e^{C}$ .

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

Этап 8.3

Изменим порядок $e^{x}$ и $e^{C}$ .

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

Этап 8.4

Объединим константы с плюсом или минусом.

$v = C | u_{2} | e^{x}$

Этап 9

Заменим все вхождения $v$ на $e^{x - 4 y}$ .

$e^{x - 4 y} = C | u_{2} | e^{x}$

Этап 10

Решим относительно $y$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 10.1

Возьмем натуральный логарифм обеих частей уравнения, чтобы удалить переменную из показателя степени.

$\ln (e^{x - 4 y}) = \ln (C | u_{2} | e^{x})$

Этап 10.2

Развернем левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 10.2.1

Развернем $\ln (e^{x - 4 y})$ , вынося $x - 4 y$ из логарифма.

$(x - 4 y) \ln (e) = \ln (C | u_{2} | e^{x})$

Этап 10.2.2

Натуральный логарифм $e$ равен $1$ .

$(x - 4 y) \cdot 1 = \ln (C | u_{2} | e^{x})$

Этап 10.2.3

Умножим $x - 4 y$ на $1$ .

$x - 4 y = \ln (C | u_{2} | e^{x})$

Этап 10.3

Развернем правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 10.3.1

Перепишем $\ln (C | u_{2} | e^{x})$ в виде $\ln (C | u_{2} |) + \ln (e^{x})$ .

$x - 4 y = \ln (C | u_{2} |) + \ln (e^{x})$

Этап 10.3.2

Перепишем $\ln (C | u_{2} |)$ в виде $\ln (C) + \ln (| u_{2} |)$ .

$x - 4 y = \ln (C) + \ln (| u_{2} |) + \ln (e^{x})$

Этап 10.3.3

Развернем $\ln (e^{x})$ , вынося $x$ из логарифма.

$x - 4 y = \ln (C) + \ln (| u_{2} |) + x \ln (e)$

Этап 10.3.4

Натуральный логарифм $e$ равен $1$ .

$x - 4 y = \ln (C) + \ln (| u_{2} |) + x \cdot 1$

Этап 10.3.5

Умножим $x$ на $1$ .

$x - 4 y = \ln (C) + \ln (| u_{2} |) + x$

Этап 10.4

Упростим правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 10.4.1

Используем свойства произведения логарифмов: $\log_{b} (x) + \log_{b} (y) = \log_{b} (x y)$ .

$x - 4 y = \ln (C | u_{2} |) + x$

Этап 10.5

Перенесем все члены без $y$ в правую часть уравнения.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 10.5.1

Вычтем $x$ из обеих частей уравнения.

$- 4 y = \ln (C | u_{2} |) + x - x$

Этап 10.5.2

Объединим противоположные члены в $\ln (C | u_{2} |) + x - x$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 10.5.2.1

Вычтем $x$ из $x$ .

$- 4 y = \ln (C | u_{2} |) + 0$

Этап 10.5.2.2

Добавим $\ln (C | u_{2} |)$ и $0$ .

$- 4 y = \ln (C | u_{2} |)$

Этап 10.6

Разделим каждый член $- 4 y = \ln (C | u_{2} |)$ на $- 4$ и упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 10.6.1

Разделим каждый член $- 4 y = \ln (C | u_{2} |)$ на $- 4$ .

$\frac{- 4 y}{- 4} = \frac{\ln (C | u_{2} |)}{- 4}$

Этап 10.6.2

Упростим левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 10.6.2.1

Сократим общий множитель $- 4$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 10.6.2.1.1

Сократим общий множитель.

$\frac{- 4 y}{- 4} = \frac{\ln (C | u_{2} |)}{- 4}$

Этап 10.6.2.1.2

Разделим $y$ на $1$ .

$y = \frac{\ln (C | u_{2} |)}{- 4}$

Этап 10.6.3

Упростим правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 10.6.3.1

Вынесем знак минуса перед дробью.

$y = - \frac{\ln (C | u_{2} |)}{4}$