Математический анализ Примеры

$\sqrt{y} + \frac{1}{\sqrt{y}} = 2 x$

Этап 1

Запишем левую часть в виде рациональных экспонент.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1

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

$y^{\frac{1}{2}} + \frac{1}{\sqrt{y}} = 2 x$

Этап 1.2

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

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

Этап 2

Продифференцируем обе части уравнения.

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

Этап 3

Продифференцируем левую часть уравнения.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1

По правилу суммы производная $y^{\frac{1}{2}} + \frac{1}{y^{\frac{1}{2}}}$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [y^{\frac{1}{2}}] + \frac{d}{d x} [\frac{1}{y^{\frac{1}{2}}}]$ .

$\frac{d}{d x} [y^{\frac{1}{2}}] + \frac{d}{d x} [\frac{1}{y^{\frac{1}{2}}}]$

Этап 3.2

Найдем значение $\frac{d}{d x} [y^{\frac{1}{2}}]$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.2.1

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 $f (x) = x^{\frac{1}{2}}$ и $g (x) = y$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.2.1.1

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

$\frac{d}{d u_{1}} [{u_{1}}^{\frac{1}{2}}] \frac{d}{d x} [y] + \frac{d}{d x} [\frac{1}{y^{\frac{1}{2}}}]$

Этап 3.2.1.2

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d u_{1}} [{u_{1}}^{n}]$ имеет вид $n {u_{1}}^{n - 1}$ , где $n = \frac{1}{2}$ .

$\frac{1}{2} {u_{1}}^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d x} [y] + \frac{d}{d x} [\frac{1}{y^{\frac{1}{2}}}]$

Этап 3.2.1.3

Заменим все вхождения $u_{1}$ на $y$ .

$\frac{1}{2} y^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d x} [y] + \frac{d}{d x} [\frac{1}{y^{\frac{1}{2}}}]$

Этап 3.2.2

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

$\frac{1}{2} y^{\frac{1}{2} - 1} y' + \frac{d}{d x} [\frac{1}{y^{\frac{1}{2}}}]$

Этап 3.2.3

Чтобы записать $- 1$ в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на $\frac{2}{2}$ .

$\frac{1}{2} y^{\frac{1}{2} - 1 \cdot \frac{2}{2}} y' + \frac{d}{d x} [\frac{1}{y^{\frac{1}{2}}}]$

Этап 3.2.4

Объединим $- 1$ и $\frac{2}{2}$ .

$\frac{1}{2} y^{\frac{1}{2} + \frac{- 1 \cdot 2}{2}} y' + \frac{d}{d x} [\frac{1}{y^{\frac{1}{2}}}]$

Этап 3.2.5

Объединим числители над общим знаменателем.

$\frac{1}{2} y^{\frac{1 - 1 \cdot 2}{2}} y' + \frac{d}{d x} [\frac{1}{y^{\frac{1}{2}}}]$

Этап 3.2.6

Упростим числитель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.2.6.1

Умножим $- 1$ на $2$ .

$\frac{1}{2} y^{\frac{1 - 2}{2}} y' + \frac{d}{d x} [\frac{1}{y^{\frac{1}{2}}}]$

Этап 3.2.6.2

Вычтем $2$ из $1$ .

$\frac{1}{2} y^{\frac{- 1}{2}} y' + \frac{d}{d x} [\frac{1}{y^{\frac{1}{2}}}]$

Этап 3.2.7

Вынесем знак минуса перед дробью.

$\frac{1}{2} y^{- \frac{1}{2}} y' + \frac{d}{d x} [\frac{1}{y^{\frac{1}{2}}}]$

Этап 3.2.8

Объединим $\frac{1}{2}$ и $y^{- \frac{1}{2}}$ .

$\frac{y^{- \frac{1}{2}}}{2} y' + \frac{d}{d x} [\frac{1}{y^{\frac{1}{2}}}]$

Этап 3.2.9

Объединим $\frac{y^{- \frac{1}{2}}}{2}$ и $y'$ .

$\frac{y^{- \frac{1}{2}} y'}{2} + \frac{d}{d x} [\frac{1}{y^{\frac{1}{2}}}]$

Этап 3.2.10

Перенесем $y^{- \frac{1}{2}}$ в знаменатель, используя правило отрицательных степеней $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} + \frac{d}{d x} [\frac{1}{y^{\frac{1}{2}}}]$

Этап 3.3

Найдем значение $\frac{d}{d x} [\frac{1}{y^{\frac{1}{2}}}]$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.3.1

Продифференцируем, используя правило частного, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [\frac{f (x)}{g (x)}]$ имеет вид $\frac{g (x) \frac{d}{d x} [f (x)] - f (x) \frac{d}{d x} [g (x)]}{{g (x)}^{2}}$ , где $f (x) = 1$ и $g (x) = y^{\frac{1}{2}}$ .

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} + \frac{y^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [1] - 1 \cdot 1 \frac{d}{d x} [y^{\frac{1}{2}}]}{{(y^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Этап 3.3.2

Поскольку $1$ является константой относительно $x$ , производная $1$ относительно $x$ равна $0$ .

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} + \frac{y^{\frac{1}{2}} \cdot 0 - 1 \cdot 1 \frac{d}{d x} [y^{\frac{1}{2}}]}{{(y^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Этап 3.3.3

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.3.3.1

Чтобы применить цепное правило, зададим $u_{2}$ как $y$ .

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} + \frac{y^{\frac{1}{2}} \cdot 0 - 1 \cdot 1 (\frac{d}{d u_{2}} [{u_{2}}^{\frac{1}{2}}] \frac{d}{d x} [y])}{{(y^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Этап 3.3.3.2

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d u_{2}} [{u_{2}}^{n}]$ имеет вид $n {u_{2}}^{n - 1}$ , где $n = \frac{1}{2}$ .

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} + \frac{y^{\frac{1}{2}} \cdot 0 - 1 \cdot 1 (\frac{1}{2} {u_{2}}^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d x} [y])}{{(y^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Этап 3.3.3.3

Заменим все вхождения $u_{2}$ на $y$ .

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} + \frac{y^{\frac{1}{2}} \cdot 0 - 1 \cdot 1 (\frac{1}{2} y^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d x} [y])}{{(y^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Этап 3.3.4

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

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} + \frac{y^{\frac{1}{2}} \cdot 0 - 1 \cdot 1 (\frac{1}{2} y^{\frac{1}{2} - 1} y')}{{(y^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Этап 3.3.5

Умножим $y^{\frac{1}{2}}$ на $0$ .

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} + \frac{0 - 1 \cdot 1 (\frac{1}{2} y^{\frac{1}{2} - 1} y')}{{(y^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Этап 3.3.6

Умножим $- 1$ на $1$ .

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} + \frac{0 - (\frac{1}{2} y^{\frac{1}{2} - 1} y')}{{(y^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Этап 3.3.7

Чтобы записать $- 1$ в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на $\frac{2}{2}$ .

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} + \frac{0 - (\frac{1}{2} y^{\frac{1}{2} - 1 \cdot \frac{2}{2}} y')}{{(y^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Этап 3.3.8

Объединим $- 1$ и $\frac{2}{2}$ .

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} + \frac{0 - (\frac{1}{2} y^{\frac{1}{2} + \frac{- 1 \cdot 2}{2}} y')}{{(y^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Этап 3.3.9

Объединим числители над общим знаменателем.

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} + \frac{0 - (\frac{1}{2} y^{\frac{1 - 1 \cdot 2}{2}} y')}{{(y^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Этап 3.3.10

Упростим числитель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.3.10.1

Умножим $- 1$ на $2$ .

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} + \frac{0 - (\frac{1}{2} y^{\frac{1 - 2}{2}} y')}{{(y^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Этап 3.3.10.2

Вычтем $2$ из $1$ .

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} + \frac{0 - (\frac{1}{2} y^{\frac{- 1}{2}} y')}{{(y^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Этап 3.3.11

Вынесем знак минуса перед дробью.

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} + \frac{0 - (\frac{1}{2} y^{- \frac{1}{2}} y')}{{(y^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Этап 3.3.12

Объединим $\frac{1}{2}$ и $y^{- \frac{1}{2}}$ .

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} + \frac{0 - (\frac{y^{- \frac{1}{2}}}{2} y')}{{(y^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Этап 3.3.13

Объединим $\frac{y^{- \frac{1}{2}}}{2}$ и $y'$ .

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} + \frac{0 - \frac{y^{- \frac{1}{2}} y'}{2}}{{(y^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Этап 3.3.14

Перенесем $y^{- \frac{1}{2}}$ в знаменатель, используя правило отрицательных степеней $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} + \frac{0 - \frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}}}{{(y^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Этап 3.3.15

Вычтем $\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}}$ из $0$ .

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} + \frac{- \frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}}}{{(y^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Этап 3.3.16

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

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.3.16.1

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

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} + \frac{- \frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}}}{y^{\frac{1}{2} \cdot 2}}$

Этап 3.3.16.2

Сократим общий множитель $2$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.3.16.2.1

Сократим общий множитель.

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} + \frac{- \frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}}}{y^{\frac{1}{2} \cdot 2}}$

Этап 3.3.16.2.2

Перепишем это выражение.

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} + \frac{- \frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}}}{y^{1}}$

Этап 3.3.17

Упростим.

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} + \frac{- \frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}}}{y}$

Этап 3.3.18

Перепишем $\frac{- \frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}}}{y}$ в виде произведения.

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} - \frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{1}{y}$

Этап 3.3.19

Умножим $\frac{1}{y}$ на $\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}}$ .

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} - \frac{y'}{y (2 y^{\frac{1}{2}})}$

Этап 3.3.20

Возведем $y$ в степень $1$ .

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} - \frac{y'}{2 (y^{1} y^{\frac{1}{2}})}$

Этап 3.3.21

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

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} - \frac{y'}{2 y^{1 + \frac{1}{2}}}$

Этап 3.3.22

Запишем $1$ в виде дроби с общим знаменателем.

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} - \frac{y'}{2 y^{\frac{2}{2} + \frac{1}{2}}}$

Этап 3.3.23

Объединим числители над общим знаменателем.

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} - \frac{y'}{2 y^{\frac{2 + 1}{2}}}$

Этап 3.3.24

Добавим $2$ и $1$ .

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} - \frac{y'}{2 y^{\frac{3}{2}}}$

Этап 4

Продифференцируем правую часть уравнения.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.1

Поскольку $2$ является константой относительно $x$ , производная $2 x$ по $x$ равна $2 \frac{d}{d x} [x]$ .

$2 \frac{d}{d x} [x]$

Этап 4.2

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

$2 \cdot 1$

Этап 4.3

Умножим $2$ на $1$ .

$2$

Этап 5

Преобразуем уравнение, приравняв левую часть к правой.

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} - \frac{y'}{2 y^{\frac{3}{2}}} = 2$

Этап 6

Решим относительно $y'$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.1

Найдем НОК знаменателей членов уравнения.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.1.1

Нахождение НОЗ для списка значений — это то же самое, что найти НОК для знаменателей этих значений.

$2 y^{\frac{1}{2}}, 2 y^{\frac{3}{2}}, 1$

Этап 6.1.2

Since $2 y^{\frac{1}{2}}, 2 y^{\frac{3}{2}}, 1$ contains both numbers and variables, there are two steps to find the LCM. Find LCM for the numeric part $2, 2, 1$ then find LCM for the variable part $y^{\frac{1}{2}}, y^{\frac{3}{2}}$ .

Этап 6.1.3

НОК — это наименьшее положительное число, на которое все числа делятся без остатка.

1. Перечислим простые множители каждого числа.

2. Применим каждый множитель наибольшее количество раз, которое он встречается в любом из чисел.

Этап 6.1.4

Поскольку $2$ не имеет множителей, кроме $1$ и $2$ .

$2$ — простое число

Этап 6.1.5

Число $1$ не является простым числом, поскольку оно имеет только один положительный делитель ― само число.

Не является простым

Этап 6.1.6

НОК $2, 2, 1$ представляет собой произведение всех простых множителей в максимальной степени, с которой они входят в какой-либо из членов.

$2$

Этап 6.1.7

НОК $y^{\frac{1}{2}}, y^{\frac{3}{2}}$ представляет собой произведение всех простых множителей в максимальной степени, с которой они входят в какой-либо из членов.

$y^{\frac{3}{2}}$

Этап 6.1.8

НОК $2 y^{\frac{1}{2}}, 2 y^{\frac{3}{2}}, 1$ представляет собой произведение числовой части $2$ и переменной части.

$2 y^{\frac{3}{2}}$

Этап 6.2

Каждый член в $\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} - \frac{y'}{2 y^{\frac{3}{2}}} = 2$ умножим на $2 y^{\frac{3}{2}}$ , чтобы убрать дроби.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1

Умножим каждый член $\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} - \frac{y'}{2 y^{\frac{3}{2}}} = 2$ на $2 y^{\frac{3}{2}}$ .

$\frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} (2 y^{\frac{3}{2}}) - \frac{y'}{2 y^{\frac{3}{2}}} (2 y^{\frac{3}{2}}) = 2 (2 y^{\frac{3}{2}})$

Этап 6.2.2

Упростим левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.2.1

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.2.1.1

Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.

$2 \frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} y^{\frac{3}{2}} - \frac{y'}{2 y^{\frac{3}{2}}} (2 y^{\frac{3}{2}}) = 2 (2 y^{\frac{3}{2}})$

Этап 6.2.2.1.2

Сократим общий множитель $2$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.2.1.2.1

Сократим общий множитель.

$2 \frac{y'}{2 y^{\frac{1}{2}}} y^{\frac{3}{2}} - \frac{y'}{2 y^{\frac{3}{2}}} (2 y^{\frac{3}{2}}) = 2 (2 y^{\frac{3}{2}})$

Этап 6.2.2.1.2.2

Перепишем это выражение.

$\frac{y'}{y^{\frac{1}{2}}} y^{\frac{3}{2}} - \frac{y'}{2 y^{\frac{3}{2}}} (2 y^{\frac{3}{2}}) = 2 (2 y^{\frac{3}{2}})$

Этап 6.2.2.1.3

Сократим общий множитель $y^{\frac{1}{2}}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.2.1.3.1

Вынесем множитель $y^{\frac{1}{2}}$ из $y^{\frac{3}{2}}$ .

$\frac{y'}{y^{\frac{1}{2}}} (y^{\frac{1}{2}} y^{\frac{2}{2}}) - \frac{y'}{2 y^{\frac{3}{2}}} (2 y^{\frac{3}{2}}) = 2 (2 y^{\frac{3}{2}})$

Этап 6.2.2.1.3.2

Сократим общий множитель.

$\frac{y'}{y^{\frac{1}{2}}} (y^{\frac{1}{2}} y^{\frac{2}{2}}) - \frac{y'}{2 y^{\frac{3}{2}}} (2 y^{\frac{3}{2}}) = 2 (2 y^{\frac{3}{2}})$

Этап 6.2.2.1.3.3

Перепишем это выражение.

$y' y^{\frac{2}{2}} - \frac{y'}{2 y^{\frac{3}{2}}} (2 y^{\frac{3}{2}}) = 2 (2 y^{\frac{3}{2}})$

Этап 6.2.2.1.4

Разделим $2$ на $2$ .

$y' y^{1} - \frac{y'}{2 y^{\frac{3}{2}}} (2 y^{\frac{3}{2}}) = 2 (2 y^{\frac{3}{2}})$

Этап 6.2.2.1.5

Упростим.

$y' y - \frac{y'}{2 y^{\frac{3}{2}}} (2 y^{\frac{3}{2}}) = 2 (2 y^{\frac{3}{2}})$

Этап 6.2.2.1.6

Сократим общий множитель $2 y^{\frac{3}{2}}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.2.1.6.1

Перенесем стоящий впереди знак минуса в $- \frac{y'}{2 y^{\frac{3}{2}}}$ в числитель.

$y' y + \frac{- y'}{2 y^{\frac{3}{2}}} (2 y^{\frac{3}{2}}) = 2 (2 y^{\frac{3}{2}})$

Этап 6.2.2.1.6.2

Сократим общий множитель.

$y' y + \frac{- y'}{2 y^{\frac{3}{2}}} (2 y^{\frac{3}{2}}) = 2 (2 y^{\frac{3}{2}})$

Этап 6.2.2.1.6.3

Перепишем это выражение.

$y' y - y' = 2 (2 y^{\frac{3}{2}})$

Этап 6.2.3

Упростим правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.3.1

Умножим $2$ на $2$ .

$y' y - y' = 4 y^{\frac{3}{2}}$

Этап 6.3

Решим уравнение.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.3.1

Вынесем множитель $y'$ из $y' y - y'$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.3.1.1

Вынесем множитель $y'$ из $y' y$ .

$y' (y) - y' = 4 y^{\frac{3}{2}}$

Этап 6.3.1.2

Вынесем множитель $y'$ из $- y'$ .

$y' (y) + y' \cdot - 1 = 4 y^{\frac{3}{2}}$

Этап 6.3.1.3

Вынесем множитель $y'$ из $y' (y) + y' \cdot - 1$ .

$y' (y - 1) = 4 y^{\frac{3}{2}}$

Этап 6.3.2

Разделим каждый член $y' (y - 1) = 4 y^{\frac{3}{2}}$ на $y - 1$ и упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.3.2.1

Разделим каждый член $y' (y - 1) = 4 y^{\frac{3}{2}}$ на $y - 1$ .

$\frac{y' (y - 1)}{y - 1} = \frac{4 y^{\frac{3}{2}}}{y - 1}$

Этап 6.3.2.2

Упростим левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.3.2.2.1

Сократим общий множитель $y - 1$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.3.2.2.1.1

Сократим общий множитель.

$\frac{y' (y - 1)}{y - 1} = \frac{4 y^{\frac{3}{2}}}{y - 1}$

Этап 6.3.2.2.1.2

Разделим $y'$ на $1$ .

$y' = \frac{4 y^{\frac{3}{2}}}{y - 1}$

Этап 7

Заменим $y'$ на $\frac{d y}{d x}$ .

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