Giải tích Ví dụ

$(1 + \ln (x) + \frac{y}{x}) d x = (1 - \ln (x)) d y$

Bước 1

Viết lại phương trình vi phân cho phù hợp với kỹ thuật Phương trình vi phân chính xác.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1

Trừ $(1 - \ln (x)) d y$ khỏi cả hai vế của phương trình.

$(1 + \ln (x) + \frac{y}{x}) d x - (1 - \ln (x)) d y = 0$

Bước 2

Tìm $\frac{\partial M}{\partial y}$ trong đó $M (x, y) = 1 + \ln (x) + \frac{y}{x}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.1

Tính đạo hàm $M$ đối với $y$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = \frac{d}{d y} [1 + \ln (x) + \frac{y}{x}]$

Bước 2.2

Tìm đạo hàm.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.2.1

Theo Quy tắc tổng, đạo hàm của $1 + \ln (x) + \frac{y}{x}$ đối với $y$ là $\frac{d}{d y} [1] + \frac{d}{d y} [\ln (x)] + \frac{d}{d y} [\frac{y}{x}]$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = \frac{d}{d y} [1] + \frac{d}{d y} [\ln (x)] + \frac{d}{d y} [\frac{y}{x}]$

Bước 2.2.2

Vì $1$ là hằng số đối với $y$ , đạo hàm của $1$ đối với $y$ là $0$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = 0 + \frac{d}{d y} [\ln (x)] + \frac{d}{d y} [\frac{y}{x}]$

Bước 2.2.3

Vì $\ln (x)$ là hằng số đối với $y$ , đạo hàm của $\ln (x)$ đối với $y$ là $0$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = 0 + 0 + \frac{d}{d y} [\frac{y}{x}]$

Bước 2.3

Tính $\frac{d}{d y} [\frac{y}{x}]$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.3.1

Vì $\frac{1}{x}$ không đổi đối với $y$ , nên đạo hàm của $\frac{y}{x}$ đối với $y$ là $\frac{1}{x} \frac{d}{d y} [y]$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = 0 + 0 + \frac{1}{x} \frac{d}{d y} [y]$

Bước 2.3.2

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc lũy thừa, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d y} [y^{n}]$ là $n y^{n - 1}$ trong đó $n = 1$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = 0 + 0 + \frac{1}{x} \cdot 1$

Bước 2.3.3

Nhân $\frac{1}{x}$ với $1$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = 0 + 0 + \frac{1}{x}$

Bước 2.4

Kết hợp các số hạng.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.4.1

Cộng $0$ và $0$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = 0 + \frac{1}{x}$

Bước 2.4.2

Cộng $0$ và $\frac{1}{x}$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = \frac{1}{x}$

Bước 3

Tìm $\frac{\partial N}{\partial x}$ trong đó $N (x, y) = - (1 - \ln (x))$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 3.1

Tính đạo hàm $N$ đối với $x$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = \frac{d}{d x} [- (1 - \ln (x))]$

Bước 3.2

Tìm đạo hàm.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 3.2.1

Vì $- 1$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $- (1 - \ln (x))$ đối với $x$ là $- \frac{d}{d x} [1 - \ln (x)]$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = - \frac{d}{d x} [1 - \ln (x)]$

Bước 3.2.2

Theo Quy tắc tổng, đạo hàm của $1 - \ln (x)$ đối với $x$ là $\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [- \ln (x)]$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = - (\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [- \ln (x)])$

Bước 3.2.3

Vì $1$ là hằng số đối với $x$ , đạo hàm của $1$ đối với $x$ là $0$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = - (0 + \frac{d}{d x} [- \ln (x)])$

Bước 3.2.4

Cộng $0$ và $\frac{d}{d x} [- \ln (x)]$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = - \frac{d}{d x} [- \ln (x)]$

Bước 3.2.5

Vì $- 1$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $- \ln (x)$ đối với $x$ là $- \frac{d}{d x} [\ln (x)]$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = - - \frac{d}{d x} [\ln (x)]$

Bước 3.2.6

Nhân.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 3.2.6.1

Nhân $- 1$ với $- 1$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = 1 \frac{d}{d x} [\ln (x)]$

Bước 3.2.6.2

Nhân $\frac{d}{d x} [\ln (x)]$ với $1$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = \frac{d}{d x} [\ln (x)]$

Bước 3.3

Đạo hàm của $\ln (x)$ đối với $x$ là $\frac{1}{x}$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = \frac{1}{x}$

Bước 4

Kiểm tra để đảm bảo $\frac{\partial M}{\partial y} = \frac{\partial N}{\partial x}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 4.1

Thế $\frac{1}{x}$ vào $\frac{\partial M}{\partial y}$ và $\frac{1}{x}$ vào $\frac{\partial N}{\partial x}$ .

$\frac{1}{x} = \frac{1}{x}$

Bước 4.2

Vì hai vế đã được chứng minh là tương đương, nên phương trình là một đẳng thức.

$\frac{1}{x} = \frac{1}{x}$ là một đẳng thức.

Bước 5

Đặt $f (x, y)$ bằng tích phân của $N (x, y)$ .

$f (x, y) = \int - (1 - \ln (x)) d y$

Bước 6

Lấy tích phân $N (x, y) = - (1 - \ln (x))$ để tìm $f (x, y)$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 6.1

Áp dụng quy tắc hằng số.

$f (x, y) = - (1 - \ln (x)) y + C$

Bước 6.2

Viết lại $- (1 - \ln (x)) y + C$ ở dạng $(- 1 + \ln (x)) y + C$ .

$f (x, y) = (- 1 + \ln (x)) y + C$

Bước 7

Vì tích phân của $g (x)$ sẽ chứa hằng số tích phân nên ta có thể thay thế $C$ bằng $g (x)$ .

$f (x, y) = (- 1 + \ln (x)) y + g (x)$

Bước 8

Đặt $\frac{\partial f}{\partial x} = M (x, y)$ .

$\frac{\partial f}{\partial x} = 1 + \ln (x) + \frac{y}{x}$

Bước 9

Tìm $\frac{\partial f}{\partial x}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 9.1

Tính đạo hàm $f$ đối với $x$ .

$\frac{d}{d x} [(- 1 + \ln (x)) y + g (x)] = 1 + \ln (x) + \frac{y}{x}$

Bước 9.2

Theo Quy tắc tổng, đạo hàm của $(- 1 + \ln (x)) y + g (x)$ đối với $x$ là $\frac{d}{d x} [(- 1 + \ln (x)) y] + \frac{d}{d x} [g (x)]$ .

$\frac{d}{d x} [(- 1 + \ln (x)) y] + \frac{d}{d x} [g (x)] = 1 + \ln (x) + \frac{y}{x}$

Bước 9.3

Tính $\frac{d}{d x} [(- 1 + \ln (x)) y]$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 9.3.1

Vì $y$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $(- 1 + \ln (x)) y$ đối với $x$ là $y \frac{d}{d x} [- 1 + \ln (x)]$ .

$y \frac{d}{d x} [- 1 + \ln (x)] + \frac{d}{d x} [g (x)] = 1 + \ln (x) + \frac{y}{x}$

Bước 9.3.2

Theo Quy tắc tổng, đạo hàm của $- 1 + \ln (x)$ đối với $x$ là $\frac{d}{d x} [- 1] + \frac{d}{d x} [\ln (x)]$ .

$y (\frac{d}{d x} [- 1] + \frac{d}{d x} [\ln (x)]) + \frac{d}{d x} [g (x)] = 1 + \ln (x) + \frac{y}{x}$

Bước 9.3.3

Vì $- 1$ là hằng số đối với $x$ , đạo hàm của $- 1$ đối với $x$ là $0$ .

$y (0 + \frac{d}{d x} [\ln (x)]) + \frac{d}{d x} [g (x)] = 1 + \ln (x) + \frac{y}{x}$

Bước 9.3.4

Đạo hàm của $\ln (x)$ đối với $x$ là $\frac{1}{x}$ .

$y (0 + \frac{1}{x}) + \frac{d}{d x} [g (x)] = 1 + \ln (x) + \frac{y}{x}$

Bước 9.3.5

Cộng $0$ và $\frac{1}{x}$ .

$y \frac{1}{x} + \frac{d}{d x} [g (x)] = 1 + \ln (x) + \frac{y}{x}$

Bước 9.3.6

Kết hợp $y$ và $\frac{1}{x}$ .

$\frac{y}{x} + \frac{d}{d x} [g (x)] = 1 + \ln (x) + \frac{y}{x}$

Bước 9.4

Tính đạo hàm bằng quy tắc hàm cho biết đạo hàm của $g (x)$ là $\frac{d g}{d x}$ .

$\frac{y}{x} + \frac{d g}{d x} = 1 + \ln (x) + \frac{y}{x}$

Bước 9.5

Sắp xếp lại các số hạng.

$\frac{d g}{d x} + \frac{y}{x} = 1 + \ln (x) + \frac{y}{x}$

Bước 10

Giải tìm $\frac{d g}{d x}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 10.1

Giải tìm $\frac{d g}{d x}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 10.1.1

Di chuyển tất cả các số hạng chứa biến sang vế trái của phương trình.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 10.1.1.1

Trừ $\ln (x)$ khỏi cả hai vế của phương trình.

$\frac{d g}{d x} + \frac{y}{x} - \ln (x) = 1 + \frac{y}{x}$

Bước 10.1.1.2

Trừ $\frac{y}{x}$ khỏi cả hai vế của phương trình.

$\frac{d g}{d x} + \frac{y}{x} - \ln (x) - \frac{y}{x} = 1$

Bước 10.1.1.3

Kết hợp các số hạng đối nhau trong $\frac{d g}{d x} + \frac{y}{x} - \ln (x) - \frac{y}{x}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 10.1.1.3.1

Trừ $\frac{y}{x}$ khỏi $\frac{y}{x}$ .

$\frac{d g}{d x} + 0 - \ln (x) = 1$

Bước 10.1.1.3.2

Cộng $\frac{d g}{d x}$ và $0$ .

$\frac{d g}{d x} - \ln (x) = 1$

Bước 10.1.2

Cộng $\ln (x)$ cho cả hai vế của phương trình.

$\frac{d g}{d x} = 1 + \ln (x)$

Bước 11

Tìm nguyên hàm của $1 + \ln (x)$ để tìm $g (x)$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 11.1

Lấy tích phân cả hai vế của $\frac{d g}{d x} = 1 + \ln (x)$ .

$\int \frac{d g}{d x} d x = \int 1 + \ln (x) d x$

Bước 11.2

Tính $\int \frac{d g}{d x} d x$ .

$g (x) = \int 1 + \ln (x) d x$

Bước 11.3

Chia tích phân đơn thành nhiều tích phân.

$g (x) = \int d x + \int \ln (x) d x$

Bước 11.4

Áp dụng quy tắc hằng số.

$g (x) = x + C + \int \ln (x) d x$

Bước 11.5

Lấy tích phân từng phần bằng công thức $\int u d v = u v - \int v d u$ , trong đó $u = \ln (x)$ và $d v = 1$ .

$g (x) = x + C + \ln (x) x - \int x \frac{1}{x} d x$

Bước 11.6

Rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 11.6.1

Kết hợp $x$ và $\frac{1}{x}$ .

$g (x) = x + C + \ln (x) x - \int \frac{x}{x} d x$

Bước 11.6.2

Triệt tiêu thừa số chung $x$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 11.6.2.1

Triệt tiêu thừa số chung.

$g (x) = x + C + \ln (x) x - \int \frac{x}{x} d x$

Bước 11.6.2.2

Viết lại biểu thức.

$g (x) = x + C + \ln (x) x - \int d x$

Bước 11.7

Áp dụng quy tắc hằng số.

$g (x) = x + C + \ln (x) x - (x + C)$

Bước 11.8

Rút gọn.

$g (x) = x + \ln (x) x - x + C$

Bước 11.9

Rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 11.9.1

Trừ $x$ khỏi $x$ .

$g (x) = \ln (x) x + 0 + C$

Bước 11.9.2

Cộng $\ln (x) x$ và $0$ .

$g (x) = \ln (x) x + C$

Bước 12

Thay cho $g (x)$ trong $f (x, y) = (- 1 + \ln (x)) y + g (x)$ .

$f (x, y) = (- 1 + \ln (x)) y + \ln (x) x + C$

Bước 13

Rút gọn $f (x, y) = (- 1 + \ln (x)) y + \ln (x) x + C$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 13.1

Rút gọn mỗi số hạng.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 13.1.1

Áp dụng thuộc tính phân phối.

$f (x, y) = - 1 y + \ln (x) y + \ln (x) x + C$

Bước 13.1.2

Viết lại $- 1 y$ ở dạng $- y$ .

$f (x, y) = - y + \ln (x) y + \ln (x) x + C$

Bước 13.2

Sắp xếp lại các thừa số trong $f (x, y) = - y + \ln (x) y + \ln (x) x + C$ .

$f (x, y) = - y + y \ln (x) + x \ln (x) + C$