Математический анализ Примеры

$\frac{d y}{d x} = y (4 x^{2} + 5)$

Этап 1

Разделим переменные.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1

Умножим обе части на $\frac{1}{y}$ .

$\frac{1}{y} \frac{d y}{d x} = \frac{1}{y} (y (4 x^{2} + 5))$

Этап 1.2

Сократим общий множитель $y$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.2.1

Сократим общий множитель.

$\frac{1}{y} \frac{d y}{d x} = \frac{1}{y} (y (4 x^{2} + 5))$

Этап 1.2.2

Перепишем это выражение.

$\frac{1}{y} \frac{d y}{d x} = 4 x^{2} + 5$

Этап 1.3

Перепишем уравнение.

$\frac{1}{y} d y = (4 x^{2} + 5) d x$

Этап 2

Проинтегрируем обе части.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.1

Зададим интеграл на каждой стороне.

$\int \frac{1}{y} d y = \int 4 x^{2} + 5 d x$

Этап 2.2

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

$\ln (| y |) + C_{1} = \int 4 x^{2} + 5 d x$

Этап 2.3

Проинтегрируем правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.3.1

Разделим данный интеграл на несколько интегралов.

$\ln (| y |) + C_{1} = \int 4 x^{2} d x + \int 5 d x$

Этап 2.3.2

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

$\ln (| y |) + C_{1} = 4 \int x^{2} d x + \int 5 d x$

Этап 2.3.3

По правилу степени интеграл $x^{2}$ по $x$ имеет вид $\frac{1}{3} x^{3}$ .

$\ln (| y |) + C_{1} = 4 (\frac{1}{3} x^{3} + C_{2}) + \int 5 d x$

Этап 2.3.4

Применим правило дифференцирования постоянных функций.

$\ln (| y |) + C_{1} = 4 (\frac{1}{3} x^{3} + C_{2}) + 5 x + C_{3}$

Этап 2.3.5

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.3.5.1

Объединим $\frac{1}{3}$ и $x^{3}$ .

$\ln (| y |) + C_{1} = 4 (\frac{x^{3}}{3} + C_{2}) + 5 x + C_{3}$

Этап 2.3.5.2

Упростим.

$\ln (| y |) + C_{1} = \frac{4 x^{3}}{3} + 5 x + C_{4}$

Этап 2.3.5.3

Изменим порядок членов.

$\ln (| y |) + C_{1} = \frac{4}{3} x^{3} + 5 x + C_{4}$

Этап 2.4

Сгруппируем постоянную интегрирования в правой части как $C$ .

$\ln (| y |) = \frac{4}{3} x^{3} + 5 x + C$

Этап 3

Решим относительно $y$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1

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

$e^{\ln (| y |)} = e^{\frac{4}{3} x^{3} + 5 x + C}$

Этап 3.2

Перепишем $\ln (| y |) = \frac{4}{3} x^{3} + 5 x + C$ в экспоненциальной форме, используя определение логарифма. Если $x$ и $b$ — положительные вещественные числа и $b \neq 1$ , то $\log_{b} (x) = y$ эквивалентно $b^{y} = x$ .

$e^{\frac{4}{3} x^{3} + 5 x + C} = | y |$

Этап 3.3

Решим относительно $y$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.3.1

Перепишем уравнение в виде $| y | = e^{\frac{4}{3} x^{3} + 5 x + C}$ .

$| y | = e^{\frac{4}{3} x^{3} + 5 x + C}$

Этап 3.3.2

Объединим $\frac{4}{3}$ и $x^{3}$ .

$| y | = e^{\frac{4 x^{3}}{3} + 5 x + C}$

Этап 3.3.3

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

$y = \pm e^{\frac{4 x^{3}}{3} + 5 x + C}$

Этап 4

Сгруппируем постоянные члены.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.1

Перепишем $e^{\frac{4 x^{3}}{3} + 5 x + C}$ в виде $e^{\frac{4 x^{3}}{3} + 5 x} e^{C}$ .

$y = \pm e^{\frac{4 x^{3}}{3} + 5 x} e^{C}$

Этап 4.2

Изменим порядок $e^{\frac{4 x^{3}}{3} + 5 x}$ и $e^{C}$ .

$y = \pm e^{C} e^{\frac{4 x^{3}}{3} + 5 x}$

Этап 4.3

Объединим константы с плюсом или минусом.

$y = C e^{\frac{4 x^{3}}{3} + 5 x}$