Математический анализ Примеры

Решите Дифференциальное Уравнение 2y(x^2+1)dx+((x^3)/3+x)dy=0
Этап 1
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 2
Умножим обе части на .
Этап 3
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 3.1.2
Сократим общий множитель.
Этап 3.1.3
Перепишем это выражение.
Этап 3.2
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 3.3
Упростим знаменатель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.1
Вынесем множитель из .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 3.3.1.2
Возведем в степень .
Этап 3.3.1.3
Вынесем множитель из .
Этап 3.3.1.4
Вынесем множитель из .
Этап 3.3.2
Запишем в виде дроби с общим знаменателем.
Этап 3.3.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 3.3.4
Объединим показатели степеней.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.4.1
Объединим и .
Этап 3.3.4.2
Объединим и .
Этап 3.4
Умножим числитель на величину, обратную знаменателю.
Этап 3.5
Умножим на .
Этап 3.6
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.6.1
Объединим и .
Этап 3.6.2
Умножим на .
Этап 3.7
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.7.1
Вынесем множитель из .
Этап 3.7.2
Сократим общий множитель.
Этап 3.7.3
Перепишем это выражение.
Этап 3.8
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 3.9
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.10
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.10.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 3.10.2
Вынесем множитель из .
Этап 3.10.3
Сократим общий множитель.
Этап 3.10.4
Перепишем это выражение.
Этап 3.11
Объединим и .
Этап 3.12
Умножим на .
Этап 3.13
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 3.14
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 3.15
Запишем каждое выражение с общим знаменателем , умножив на подходящий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.15.1
Умножим на .
Этап 3.15.2
Изменим порядок множителей в .
Этап 3.16
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 3.17
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.17.1
Вынесем множитель из .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.17.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 3.17.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 3.17.1.3
Вынесем множитель из .
Этап 3.17.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.17.2.1
Перенесем .
Этап 3.17.2.2
Умножим на .
Этап 3.18
Вынесем множитель из .
Этап 3.19
Перепишем в виде .
Этап 3.20
Вынесем множитель из .
Этап 3.21
Перепишем в виде .
Этап 3.22
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 4
Проинтегрируем обе части.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1
Зададим интеграл на каждой стороне.
Этап 4.2
Интеграл по имеет вид .
Этап 4.3
Проинтегрируем правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.3.1
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 4.3.2
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 4.3.3
Умножим на .
Этап 4.3.4
Пусть . Тогда , следовательно . Перепишем, используя и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.3.4.1
Пусть . Найдем .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.3.4.1.1
Дифференцируем .
Этап 4.3.4.1.2
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 4.3.4.1.3
Продифференцируем.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.3.4.1.3.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 4.3.4.1.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.3.4.1.3.3
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.3.4.1.3.4
Добавим и .
Этап 4.3.4.1.4
Возведем в степень .
Этап 4.3.4.1.5
Возведем в степень .
Этап 4.3.4.1.6
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 4.3.4.1.7
Добавим и .
Этап 4.3.4.1.8
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.3.4.1.9
Упростим путем добавления членов.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.3.4.1.9.1
Умножим на .
Этап 4.3.4.1.9.2
Добавим и .
Этап 4.3.4.2
Переформулируем задачу с помощью и .
Этап 4.3.5
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.3.5.1
Умножим на .
Этап 4.3.5.2
Перенесем влево от .
Этап 4.3.6
Поскольку  — константа по отношению к , вынесем из-под знака интеграла.
Этап 4.3.7
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.3.7.1
Объединим и .
Этап 4.3.7.2
Сократим общий множитель и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.3.7.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 4.3.7.2.2
Сократим общие множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.3.7.2.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 4.3.7.2.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 4.3.7.2.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 4.3.7.2.2.4
Разделим на .
Этап 4.3.8
Интеграл по имеет вид .
Этап 4.3.9
Упростим.
Этап 4.3.10
Заменим все вхождения на .
Этап 4.4
Сгруппируем постоянную интегрирования в правой части как .
Этап 5
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.1
Перенесем все члены с логарифмами в левую часть уравнения.
Этап 5.2
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.2.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 5.2.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.2.2.1
Умножим на .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.2.2.1.1
Возведем в степень .
Этап 5.2.2.1.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 5.2.2.2
Добавим и .
Этап 5.2.3
Перенесем влево от .
Этап 5.3
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.1
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.1.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.1.1.1
Упростим путем переноса под логарифм.
Этап 5.3.1.1.2
Уберем знак модуля в , поскольку любое число в четной степени всегда положительное.
Этап 5.3.1.2
Используем свойства произведения логарифмов: .
Этап 5.4
Чтобы решить относительно , перепишем уравнение, используя свойства логарифмов.
Этап 5.5
Перепишем в экспоненциальной форме, используя определение логарифма. Если и  — положительные вещественные числа и , то эквивалентно .
Этап 5.6
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.6.1
Перепишем уравнение в виде .
Этап 5.6.2
Разделим каждый член на и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.6.2.1
Разделим каждый член на .
Этап 5.6.2.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.6.2.2.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.6.2.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.6.2.2.1.2
Разделим на .
Этап 5.6.2.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.6.2.3.1
Упростим знаменатель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.6.2.3.1.1
Вынесем множитель из .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.6.2.3.1.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.6.2.3.1.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 5.6.2.3.1.1.3
Вынесем множитель из .
Этап 5.6.2.3.1.2
Применим правило умножения к .
Этап 5.6.3
Избавимся от знаков модуля. В правой части уравнения возникнет знак , поскольку .
Этап 6
Сгруппируем постоянные члены.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1
Упростим постоянную интегрирования.
Этап 6.2
Объединим константы с плюсом или минусом.