Математический анализ Примеры

$x^{3} + 4 y \frac{d y}{d x} = 0$

Этап 1

Разделим переменные.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1

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

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1.1

Вычтем $x^{3}$ из обеих частей уравнения.

$4 y \frac{d y}{d x} = - x^{3}$

Этап 1.1.2

Разделим каждый член $4 y \frac{d y}{d x} = - x^{3}$ на $4 y$ и упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1.2.1

Разделим каждый член $4 y \frac{d y}{d x} = - x^{3}$ на $4 y$ .

$\frac{4 y \frac{d y}{d x}}{4 y} = \frac{- x^{3}}{4 y}$

Этап 1.1.2.2

Упростим левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1.2.2.1

Сократим общий множитель $4$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1.2.2.1.1

Сократим общий множитель.

$\frac{4 y \frac{d y}{d x}}{4 y} = \frac{- x^{3}}{4 y}$

Этап 1.1.2.2.1.2

Перепишем это выражение.

$\frac{y \frac{d y}{d x}}{y} = \frac{- x^{3}}{4 y}$

Этап 1.1.2.2.2

Сократим общий множитель $y$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1.2.2.2.1

Сократим общий множитель.

$\frac{y \frac{d y}{d x}}{y} = \frac{- x^{3}}{4 y}$

Этап 1.1.2.2.2.2

Разделим $\frac{d y}{d x}$ на $1$ .

$\frac{d y}{d x} = \frac{- x^{3}}{4 y}$

Этап 1.1.2.3

Упростим правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1.2.3.1

Вынесем знак минуса перед дробью.

$\frac{d y}{d x} = - \frac{x^{3}}{4 y}$

Этап 1.2

Умножим обе части на $y$ .

$y \frac{d y}{d x} = y (- \frac{x^{3}}{4 y})$

Этап 1.3

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.3.1

Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.

$y \frac{d y}{d x} = - y \frac{x^{3}}{4 y}$

Этап 1.3.2

Сократим общий множитель $y$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.3.2.1

Вынесем множитель $y$ из $- y$ .

$y \frac{d y}{d x} = y \cdot - 1 \frac{x^{3}}{4 y}$

Этап 1.3.2.2

Вынесем множитель $y$ из $4 y$ .

$y \frac{d y}{d x} = y \cdot - 1 \frac{x^{3}}{y \cdot 4}$

Этап 1.3.2.3

Сократим общий множитель.

$y \frac{d y}{d x} = y \cdot - 1 \frac{x^{3}}{y \cdot 4}$

Этап 1.3.2.4

Перепишем это выражение.

$y \frac{d y}{d x} = - \frac{x^{3}}{4}$

Этап 1.4

Перепишем уравнение.

$y d y = - \frac{x^{3}}{4} d x$

Этап 2

Проинтегрируем обе части.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.1

Зададим интеграл на каждой стороне.

$\int y d y = \int - \frac{x^{3}}{4} d x$

Этап 2.2

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

$\frac{1}{2} y^{2} + C_{1} = \int - \frac{x^{3}}{4} d x$

Этап 2.3

Проинтегрируем правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.3.1

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

$\frac{1}{2} y^{2} + C_{1} = - \int \frac{x^{3}}{4} d x$

Этап 2.3.2

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

$\frac{1}{2} y^{2} + C_{1} = - (\frac{1}{4} \int x^{3} d x)$

Этап 2.3.3

По правилу степени интеграл $x^{3}$ по $x$ имеет вид $\frac{1}{4} x^{4}$ .

$\frac{1}{2} y^{2} + C_{1} = - \frac{1}{4} (\frac{1}{4} x^{4} + C_{2})$

Этап 2.3.4

Упростим ответ.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.3.4.1

Перепишем $- \frac{1}{4} (\frac{1}{4} x^{4} + C_{2})$ в виде $- \frac{1}{4} \cdot \frac{1}{4} x^{4} + C_{2}$ .

$\frac{1}{2} y^{2} + C_{1} = - \frac{1}{4} \cdot \frac{1}{4} x^{4} + C_{2}$

Этап 2.3.4.2

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.3.4.2.1

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

$\frac{1}{2} y^{2} + C_{1} = - \frac{1}{4 \cdot 4} x^{4} + C_{2}$

Этап 2.3.4.2.2

Умножим $4$ на $4$ .

$\frac{1}{2} y^{2} + C_{1} = - \frac{1}{16} x^{4} + C_{2}$

Этап 2.4

Сгруппируем постоянную интегрирования в правой части как $K$ .

$\frac{1}{2} y^{2} = - \frac{1}{16} x^{4} + K$

Этап 3

Решим относительно $y$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1

Умножим обе части уравнения на $2$ .

$2 (\frac{1}{2} y^{2}) = 2 (- \frac{1}{16} x^{4} + K)$

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 $2 (\frac{1}{2} y^{2})$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.2.1.1.1

Объединим $\frac{1}{2}$ и $y^{2}$ .

$2 \frac{y^{2}}{2} = 2 (- \frac{1}{16} x^{4} + K)$

Этап 3.2.1.1.2

Сократим общий множитель $2$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.2.1.1.2.1

Сократим общий множитель.

$2 \frac{y^{2}}{2} = 2 (- \frac{1}{16} x^{4} + K)$

Этап 3.2.1.1.2.2

Перепишем это выражение.

$y^{2} = 2 (- \frac{1}{16} x^{4} + K)$

Этап 3.2.2

Упростим правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.2.2.1

Упростим $2 (- \frac{1}{16} x^{4} + K)$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.2.2.1.1

Объединим $x^{4}$ и $\frac{1}{16}$ .

$y^{2} = 2 (- \frac{x^{4}}{16} + K)$

Этап 3.2.2.1.2

Применим свойство дистрибутивности.

$y^{2} = 2 (- \frac{x^{4}}{16}) + 2 K$

Этап 3.2.2.1.3

Сократим общий множитель $2$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.2.2.1.3.1

Перенесем стоящий впереди знак минуса в $- \frac{x^{4}}{16}$ в числитель.

$y^{2} = 2 \frac{- x^{4}}{16} + 2 K$

Этап 3.2.2.1.3.2

Вынесем множитель $2$ из $16$ .

$y^{2} = 2 \frac{- x^{4}}{2 (8)} + 2 K$

Этап 3.2.2.1.3.3

Сократим общий множитель.

$y^{2} = 2 \frac{- x^{4}}{2 \cdot 8} + 2 K$

Этап 3.2.2.1.3.4

Перепишем это выражение.

$y^{2} = \frac{- x^{4}}{8} + 2 K$

Этап 3.2.2.1.4

Вынесем знак минуса перед дробью.

$y^{2} = - \frac{x^{4}}{8} + 2 K$

Этап 3.3

Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.

$y = \pm \sqrt{- \frac{x^{4}}{8} + 2 K}$

Этап 3.4

Упростим $\pm \sqrt{- \frac{x^{4}}{8} + 2 K}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.4.1

Чтобы записать $2 K$ в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на $\frac{8}{8}$ .

$y = \pm \sqrt{- \frac{x^{4}}{8} + 2 K \cdot \frac{8}{8}}$

Этап 3.4.2

Объединим $2 K$ и $\frac{8}{8}$ .

$y = \pm \sqrt{- \frac{x^{4}}{8} + \frac{2 K \cdot 8}{8}}$

Этап 3.4.3

Объединим числители над общим знаменателем.

$y = \pm \sqrt{\frac{- x^{4} + 2 K \cdot 8}{8}}$

Этап 3.4.4

Умножим $8$ на $2$ .

$y = \pm \sqrt{\frac{- x^{4} + 16 K}{8}}$

Этап 3.4.5

Перепишем $\frac{- x^{4} + 16 K}{8}$ в виде ${(\frac{1}{2})}^{2} \frac{- x^{4} + 16 K}{2}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.4.5.1

Вынесем полную степень $1^{2}$ из $- x^{4} + 16 K$ .

$y = \pm \sqrt{\frac{1^{2} (- x^{4} + 16 K)}{8}}$

Этап 3.4.5.2

Вынесем полную степень $2^{2}$ из $8$ .

$y = \pm \sqrt{\frac{1^{2} (- x^{4} + 16 K)}{2^{2} \cdot 2}}$

Этап 3.4.5.3

Перегруппируем дробь $\frac{1^{2} (- x^{4} + 16 K)}{2^{2} \cdot 2}$ .

$y = \pm \sqrt{{(\frac{1}{2})}^{2} \frac{- x^{4} + 16 K}{2}}$

Этап 3.4.6

Вынесем члены из-под знака корня.

$y = \pm \frac{1}{2} \sqrt{\frac{- x^{4} + 16 K}{2}}$

Этап 3.4.7

Перепишем $\sqrt{\frac{- x^{4} + 16 K}{2}}$ в виде $\frac{\sqrt{- x^{4} + 16 K}}{\sqrt{2}}$ .

$y = \pm \frac{1}{2} \cdot \frac{\sqrt{- x^{4} + 16 K}}{\sqrt{2}}$

Этап 3.4.8

Объединим.

$y = \pm \frac{1 \sqrt{- x^{4} + 16 K}}{2 \sqrt{2}}$

Этап 3.4.9

Умножим $\sqrt{- x^{4} + 16 K}$ на $1$ .

$y = \pm \frac{\sqrt{- x^{4} + 16 K}}{2 \sqrt{2}}$

Этап 3.4.10

Умножим $\frac{\sqrt{- x^{4} + 16 K}}{2 \sqrt{2}}$ на $\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$ .

$y = \pm \frac{\sqrt{- x^{4} + 16 K}}{2 \sqrt{2}} \cdot \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$

Этап 3.4.11

Объединим и упростим знаменатель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.4.11.1

Умножим $\frac{\sqrt{- x^{4} + 16 K}}{2 \sqrt{2}}$ на $\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$ .

$y = \pm \frac{\sqrt{- x^{4} + 16 K} \sqrt{2}}{2 \sqrt{2} \sqrt{2}}$

Этап 3.4.11.2

Перенесем $\sqrt{2}$ .

$y = \pm \frac{\sqrt{- x^{4} + 16 K} \sqrt{2}}{2 (\sqrt{2} \sqrt{2})}$

Этап 3.4.11.3

Возведем $\sqrt{2}$ в степень $1$ .

$y = \pm \frac{\sqrt{- x^{4} + 16 K} \sqrt{2}}{2 ({\sqrt{2}}^{1} \sqrt{2})}$

Этап 3.4.11.4

Возведем $\sqrt{2}$ в степень $1$ .

$y = \pm \frac{\sqrt{- x^{4} + 16 K} \sqrt{2}}{2 ({\sqrt{2}}^{1} {\sqrt{2}}^{1})}$

Этап 3.4.11.5

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

$y = \pm \frac{\sqrt{- x^{4} + 16 K} \sqrt{2}}{2 {\sqrt{2}}^{1 + 1}}$

Этап 3.4.11.6

Добавим $1$ и $1$ .

$y = \pm \frac{\sqrt{- x^{4} + 16 K} \sqrt{2}}{2 {\sqrt{2}}^{2}}$

Этап 3.4.11.7

Перепишем ${\sqrt{2}}^{2}$ в виде $2$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.4.11.7.1

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

$y = \pm \frac{\sqrt{- x^{4} + 16 K} \sqrt{2}}{2 {(2^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Этап 3.4.11.7.2

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

$y = \pm \frac{\sqrt{- x^{4} + 16 K} \sqrt{2}}{2 \cdot 2^{\frac{1}{2} \cdot 2}}$

Этап 3.4.11.7.3

Объединим $\frac{1}{2}$ и $2$ .

$y = \pm \frac{\sqrt{- x^{4} + 16 K} \sqrt{2}}{2 \cdot 2^{\frac{2}{2}}}$

Этап 3.4.11.7.4

Сократим общий множитель $2$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.4.11.7.4.1

Сократим общий множитель.

$y = \pm \frac{\sqrt{- x^{4} + 16 K} \sqrt{2}}{2 \cdot 2^{\frac{2}{2}}}$

Этап 3.4.11.7.4.2

Перепишем это выражение.

$y = \pm \frac{\sqrt{- x^{4} + 16 K} \sqrt{2}}{2 \cdot 2^{1}}$

Этап 3.4.11.7.5

Найдем экспоненту.

$y = \pm \frac{\sqrt{- x^{4} + 16 K} \sqrt{2}}{2 \cdot 2}$

Этап 3.4.12

Объединим, используя правило умножения для радикалов.

$y = \pm \frac{\sqrt{(- x^{4} + 16 K) \cdot 2}}{2 \cdot 2}$

Этап 3.4.13

Упростим выражение.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.4.13.1

Умножим $2$ на $2$ .

$y = \pm \frac{\sqrt{(- x^{4} + 16 K) \cdot 2}}{4}$

Этап 3.4.13.2

Изменим порядок множителей в $\pm \frac{\sqrt{(- x^{4} + 16 K) \cdot 2}}{4}$ .

$y = \pm \frac{\sqrt{2 (- x^{4} + 16 K)}}{4}$

Этап 3.5

Полное решение является результатом как положительных, так и отрицательных частей решения.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.5.1

Сначала с помощью положительного значения $\pm$ найдем первое решение.

$y = \frac{\sqrt{2 (- x^{4} + 16 K)}}{4}$

Этап 3.5.2

Затем, используя отрицательное значение $\pm$ , найдем второе решение.

$y = - \frac{\sqrt{2 (- x^{4} + 16 K)}}{4}$

Этап 3.5.3

Полное решение является результатом как положительных, так и отрицательных частей решения.

$y = \frac{\sqrt{2 (- x^{4} + 16 K)}}{4}$

$y = - \frac{\sqrt{2 (- x^{4} + 16 K)}}{4}$

$y = \frac{\sqrt{2 (- x^{4} + 16 K)}}{4}$

$y = - \frac{\sqrt{2 (- x^{4} + 16 K)}}{4}$

$y = \frac{\sqrt{2 (- x^{4} + 16 K)}}{4}$

$y = - \frac{\sqrt{2 (- x^{4} + 16 K)}}{4}$

Этап 4

Упростим постоянную интегрирования.

$y = \frac{\sqrt{2 (- x^{4} + K)}}{4}$

$y = - \frac{\sqrt{2 (- x^{4} + K)}}{4}$