Математический анализ Примеры

Решите Дифференциальное Уравнение x(dv)/(dx)=(1-4v^2)/(3v)
Этап 1
Разделим переменные.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1
Разделим каждый член на и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.1
Разделим каждый член на .
Этап 1.1.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.2.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 1.1.2.1.2
Разделим на .
Этап 1.1.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.3.1
Умножим числитель на величину, обратную знаменателю.
Этап 1.1.3.2
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.3.2.1
Перепишем в виде .
Этап 1.1.3.2.2
Перепишем в виде .
Этап 1.1.3.2.3
Поскольку оба члена являются полными квадратами, выполним разложение на множители, используя формулу разности квадратов, , где и .
Этап 1.1.3.2.4
Умножим на .
Этап 1.1.3.3
Умножим на .
Этап 1.2
Перегруппируем множители.
Этап 1.3
Умножим обе части на .
Этап 1.4
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.4.1
Умножим на .
Этап 1.4.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.4.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 1.4.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 1.4.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 1.4.3
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.4.3.1
Сократим общий множитель.
Этап 1.4.3.2
Перепишем это выражение.
Этап 1.5
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
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 2.2.2
Пусть . Тогда , следовательно . Перепишем, используя и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.2.1
Пусть . Найдем .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.2.1.1
Дифференцируем .
Этап 2.2.2.1.2
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.2.2.1.3
Продифференцируем.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.2.1.3.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.2.2.1.3.2
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.2.2.1.3.3
Добавим и .
Этап 2.2.2.1.3.4
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.2.2.1.3.5
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.2.1.3.6
Упростим выражение.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.2.1.3.6.1
Умножим на .
Этап 2.2.2.1.3.6.2
Перенесем влево от .
Этап 2.2.2.1.3.7
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.2.2.1.3.8
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.2.2.1.3.9
Добавим и .
Этап 2.2.2.1.3.10
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.2.2.1.3.11
Перенесем влево от .
Этап 2.2.2.1.3.12
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.2.1.3.13
Умножим на .
Этап 2.2.2.1.4
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.2.1.4.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.2.2.1.4.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.2.2.1.4.3
Объединим термины.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.2.1.4.3.1
Умножим на .
Этап 2.2.2.1.4.3.2
Умножим на .
Этап 2.2.2.1.4.3.3
Умножим на .
Этап 2.2.2.1.4.3.4
Умножим на .
Этап 2.2.2.1.4.3.5
Добавим и .
Этап 2.2.2.1.4.3.6
Добавим и .
Этап 2.2.2.1.4.3.7
Вычтем из .
Этап 2.2.2.2
Переформулируем задачу с помощью и .
Этап 2.2.3
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.3.1
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.2.3.2
Умножим на .
Этап 2.2.3.3
Перенесем влево от .
Этап 2.2.4
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 2.2.5
Умножим на .
Этап 2.2.6
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 2.2.7
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.7.1
Объединим и .
Этап 2.2.7.2
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.2.8
Интеграл по имеет вид .
Этап 2.2.9
Упростим.
Этап 2.2.10
Заменим все вхождения на .
Этап 2.3
Интеграл по имеет вид .
Этап 2.4
Сгруппируем постоянную интегрирования в правой части как .
Этап 3
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.1
Умножим обе части уравнения на .
Этап 3.2
Упростим обе части уравнения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.1
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.1.1
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.1.1.1
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.1.1.1.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.2.1.1.1.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.2.1.1.1.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.2.1.1.2
Упростим и объединим подобные члены.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.1.1.2.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.1.1.2.1.1
Умножим на .
Этап 3.2.1.1.2.1.2
Умножим на .
Этап 3.2.1.1.2.1.3
Умножим на .
Этап 3.2.1.1.2.1.4
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 3.2.1.1.2.1.5
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.1.1.2.1.5.1
Перенесем .
Этап 3.2.1.1.2.1.5.2
Умножим на .
Этап 3.2.1.1.2.1.6
Умножим на .
Этап 3.2.1.1.2.2
Добавим и .
Этап 3.2.1.1.2.3
Добавим и .
Этап 3.2.1.1.3
Объединим и .
Этап 3.2.1.1.4
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.1.1.4.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 3.2.1.1.4.2
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 3.2.1.1.4.3
Вынесем множитель из .
Этап 3.2.1.1.4.4
Сократим общий множитель.
Этап 3.2.1.1.4.5
Перепишем это выражение.
Этап 3.2.1.1.5
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.1.1.5.1
Вынесем множитель из .
Этап 3.2.1.1.5.2
Сократим общий множитель.
Этап 3.2.1.1.5.3
Перепишем это выражение.
Этап 3.2.1.1.6
Умножим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.1.1.6.1
Умножим на .
Этап 3.2.1.1.6.2
Умножим на .
Этап 3.2.2
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.2.1
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.2.1.1
Упростим члены.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.2.1.1.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.2.2.1.1.2
Объединим и .
Этап 3.2.2.1.1.3
Объединим и .
Этап 3.2.2.1.2
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.2.1.2.1
Перенесем влево от .
Этап 3.2.2.1.2.2
Перенесем влево от .
Этап 3.3
Каждый член в умножим на , чтобы убрать дроби.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.1
Умножим каждый член на .
Этап 3.3.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.2.1
Перенесем влево от .
Этап 3.3.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.3.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.3.1.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.3.1.1.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 3.3.3.1.1.2
Сократим общий множитель.
Этап 3.3.3.1.1.3
Перепишем это выражение.
Этап 3.3.3.1.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.3.1.2.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 3.3.3.1.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 3.3.3.1.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 3.4
Перенесем все члены с логарифмами в левую часть уравнения.
Этап 3.5
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.1
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.1.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.5.1.1.1
Упростим путем переноса под логарифм.
Этап 3.5.1.1.2
Упростим путем переноса под логарифм.
Этап 3.5.1.1.3
Уберем знак модуля в , поскольку любое число в четной степени всегда положительное.
Этап 3.5.1.2
Используем свойства произведения логарифмов: .
Этап 3.5.1.3
Изменим порядок множителей в .
Этап 3.6
Чтобы решить относительно , перепишем уравнение, используя свойства логарифмов.
Этап 3.7
Перепишем в экспоненциальной форме, используя определение логарифма. Если и  — положительные вещественные числа и , то эквивалентно .
Этап 3.8
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.1
Перепишем уравнение в виде .
Этап 3.8.2
Разделим каждый член на и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.2.1
Разделим каждый член на .
Этап 3.8.2.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.2.2.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.2.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 3.8.2.2.1.2
Разделим на .
Этап 3.8.3
Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.
Этап 3.8.4
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.4.1
Перепишем в виде .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.4.1.1
Вынесем полную степень из .
Этап 3.8.4.1.2
Вынесем полную степень из .
Этап 3.8.4.1.3
Перегруппируем дробь .
Этап 3.8.4.2
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 3.8.4.3
Перепишем в виде .
Этап 3.8.4.4
Объединим.
Этап 3.8.4.5
Умножим на .
Этап 3.8.4.6
Умножим на .
Этап 3.8.4.7
Объединим и упростим знаменатель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.4.7.1
Умножим на .
Этап 3.8.4.7.2
Перенесем .
Этап 3.8.4.7.3
Возведем в степень .
Этап 3.8.4.7.4
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 3.8.4.7.5
Добавим и .
Этап 3.8.4.7.6
Перепишем в виде .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.4.7.6.1
С помощью запишем в виде .
Этап 3.8.4.7.6.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 3.8.4.7.6.3
Объединим и .
Этап 3.8.4.7.6.4
Умножим на .
Этап 3.8.4.7.6.5
Сократим общий множитель и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.4.7.6.5.1
Вынесем множитель из .
Этап 3.8.4.7.6.5.2
Сократим общие множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.4.7.6.5.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 3.8.4.7.6.5.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 3.8.4.7.6.5.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 3.8.4.7.6.5.2.4
Разделим на .
Этап 3.8.4.8
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.4.8.1
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 3.8.4.8.2
Добавим и .
Этап 3.8.4.9
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.4.9.1
Перепишем в виде .
Этап 3.8.4.9.2
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.4.9.2.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 3.8.4.9.2.2
Умножим на .
Этап 3.8.4.9.3
Вынесем за скобки.
Этап 3.8.4.9.4
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 3.8.4.9.5
Объединим, используя правило умножения для радикалов.
Этап 3.8.4.10
Сократим выражение, путем отбрасывания общих множителей.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.4.10.1
Сократим общий множитель и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.4.10.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 3.8.4.10.1.2
Сократим общие множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.4.10.1.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 3.8.4.10.1.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 3.8.4.10.1.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 3.8.4.10.2
Изменим порядок множителей в .
Этап 3.8.5
Избавимся от знаков модуля. В правой части уравнения возникнет знак , поскольку .
Этап 3.8.6
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 3.8.7
Разделим каждый член на и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.7.1
Разделим каждый член на .
Этап 3.8.7.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.7.2.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.7.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 3.8.7.2.1.2
Разделим на .
Этап 3.8.7.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.7.3.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.7.3.1.1
Упростим .
Этап 3.8.7.3.1.2
Деление двух отрицательных значений дает положительное значение.
Этап 3.8.8
Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.
Этап 3.8.9
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.9.1
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 3.8.9.2
Перепишем в виде .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.9.2.1
Вынесем полную степень из .
Этап 3.8.9.2.2
Вынесем полную степень из .
Этап 3.8.9.2.3
Перегруппируем дробь .
Этап 3.8.9.3
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 3.8.9.4
Объединим и .
Этап 4
Упростим постоянную интегрирования.