Giải tích Ví dụ

$\frac{d y}{d x} + x y = 6 x \sqrt{y}$

Bước 1

Sử dụng $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ để viết lại $\sqrt{y}$ ở dạng $y^{\frac{1}{2}}$ .

$\frac{d y}{d x} + x y = 6 x y^{\frac{1}{2}}$

Bước 2

Để giải phương trình vi phân, để $v = y^{1 - n}$ trong đó $n$ là số mũ của $y^{\frac{1}{2}}$ .

$v = y^{\frac{1}{2}}$

Bước 3

Giải phương trình để tìm $y$ .

$y = v^{2}$

Bước 4

Lấy đạo hàm của $y$ đối với $x$ .

$y' = v^{2}$

Bước 5

Lấy đạo hàm của $v^{2}$ đối với $x$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 5.1

Lấy đạo hàm của $v^{2}$ .

$y' = \frac{d}{d x} [v^{2}]$

Bước 5.2

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng quy tắc chuỗi, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ là $f' (g (x)) g' (x)$ trong đó $f (x) = x^{2}$ và $g (x) = v$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 5.2.1

Để áp dụng quy tắc chuỗi, thiết lập $u_{1}$ ở dạng $v$ .

$y' = \frac{d}{d u_{1}} [{u_{1}}^{2}] \frac{d}{d x} [v]$

Bước 5.2.2

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc lũy thừa, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d u_{1}} [{u_{1}}^{n}]$ là $n {u_{1}}^{n - 1}$ trong đó $n = 2$ .

$y' = 2 u_{1} \frac{d}{d x} [v]$

Bước 5.2.3

Thay thế tất cả các lần xuất hiện của $u_{1}$ với $v$ .

$y' = 2 v \frac{d}{d x} [v]$

Bước 5.3

Viết lại $\frac{d}{d x} [v]$ ở dạng $v'$ .

$y' = 2 v v'$

Bước 6

Thay $2 v v'$ cho $\frac{d y}{d x}$ và $v^{2}$ cho $y$ trong phương trình gốc $\frac{d y}{d x} + x y = 6 x y^{\frac{1}{2}}$ .

$2 v v' + x v^{2} = 6 x {(v^{2})}^{\frac{1}{2}}$

Bước 7

Giải phương trình vi phân vừa thay.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1

Tách các biến.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1.1

Giải tìm $\frac{d v}{d x}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1.1.1

Rút gọn $6 x {(v^{2})}^{\frac{1}{2}}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1.1.1.1

Nhân các số mũ trong ${(v^{2})}^{\frac{1}{2}}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1.1.1.1.1

Áp dụng quy tắc lũy thừa và nhân các số mũ với nhau, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$2 v \frac{d v}{d x} + x v^{2} = 6 x v^{2 (\frac{1}{2})}$

Bước 7.1.1.1.1.2

Triệt tiêu thừa số chung $2$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1.1.1.1.2.1

Triệt tiêu thừa số chung.

$2 v \frac{d v}{d x} + x v^{2} = 6 x v^{2 (\frac{1}{2})}$

Bước 7.1.1.1.1.2.2

Viết lại biểu thức.

$2 v \frac{d v}{d x} + x v^{2} = 6 x v^{1}$

Bước 7.1.1.1.2

Rút gọn.

$2 v \frac{d v}{d x} + x v^{2} = 6 x v$

Bước 7.1.1.2

Trừ $x v^{2}$ khỏi cả hai vế của phương trình.

$2 v \frac{d v}{d x} = 6 x v - x v^{2}$

Bước 7.1.1.3

Chia mỗi số hạng trong $2 v \frac{d v}{d x} = 6 x v - x v^{2}$ cho $2 v$ và rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1.1.3.1

Chia mỗi số hạng trong $2 v \frac{d v}{d x} = 6 x v - x v^{2}$ cho $2 v$ .

$\frac{2 v \frac{d v}{d x}}{2 v} = \frac{6 x v}{2 v} + \frac{- x v^{2}}{2 v}$

Bước 7.1.1.3.2

Rút gọn vế trái.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1.1.3.2.1

Triệt tiêu thừa số chung $2$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1.1.3.2.1.1

Triệt tiêu thừa số chung.

$\frac{2 v \frac{d v}{d x}}{2 v} = \frac{6 x v}{2 v} + \frac{- x v^{2}}{2 v}$

Bước 7.1.1.3.2.1.2

Viết lại biểu thức.

$\frac{v \frac{d v}{d x}}{v} = \frac{6 x v}{2 v} + \frac{- x v^{2}}{2 v}$

Bước 7.1.1.3.2.2

Triệt tiêu thừa số chung $v$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1.1.3.2.2.1

Triệt tiêu thừa số chung.

$\frac{v \frac{d v}{d x}}{v} = \frac{6 x v}{2 v} + \frac{- x v^{2}}{2 v}$

Bước 7.1.1.3.2.2.2

Chia $\frac{d v}{d x}$ cho $1$ .

$\frac{d v}{d x} = \frac{6 x v}{2 v} + \frac{- x v^{2}}{2 v}$

Bước 7.1.1.3.3

Rút gọn vế phải.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1.1.3.3.1

Rút gọn mỗi số hạng.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1.1.3.3.1.1

Triệt tiêu thừa số chung của $6$ và $2$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1.1.3.3.1.1.1

Đưa $2$ ra ngoài $6 x v$ .

$\frac{d v}{d x} = \frac{2 (3 x v)}{2 v} + \frac{- x v^{2}}{2 v}$

Bước 7.1.1.3.3.1.1.2

Triệt tiêu các thừa số chung.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1.1.3.3.1.1.2.1

Đưa $2$ ra ngoài $2 v$ .

$\frac{d v}{d x} = \frac{2 (3 x v)}{2 (v)} + \frac{- x v^{2}}{2 v}$

Bước 7.1.1.3.3.1.1.2.2

Triệt tiêu thừa số chung.

$\frac{d v}{d x} = \frac{2 (3 x v)}{2 v} + \frac{- x v^{2}}{2 v}$

Bước 7.1.1.3.3.1.1.2.3

Viết lại biểu thức.

$\frac{d v}{d x} = \frac{3 x v}{v} + \frac{- x v^{2}}{2 v}$

Bước 7.1.1.3.3.1.2

Triệt tiêu thừa số chung $v$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1.1.3.3.1.2.1

Triệt tiêu thừa số chung.

$\frac{d v}{d x} = \frac{3 x v}{v} + \frac{- x v^{2}}{2 v}$

Bước 7.1.1.3.3.1.2.2

Chia $3 x$ cho $1$ .

$\frac{d v}{d x} = 3 x + \frac{- x v^{2}}{2 v}$

Bước 7.1.1.3.3.1.3

Triệt tiêu thừa số chung của $v^{2}$ và $v$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1.1.3.3.1.3.1

Đưa $v$ ra ngoài $- x v^{2}$ .

$\frac{d v}{d x} = 3 x + \frac{v (- x v)}{2 v}$

Bước 7.1.1.3.3.1.3.2

Triệt tiêu các thừa số chung.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1.1.3.3.1.3.2.1

Đưa $v$ ra ngoài $2 v$ .

$\frac{d v}{d x} = 3 x + \frac{v (- x v)}{v \cdot 2}$

Bước 7.1.1.3.3.1.3.2.2

Triệt tiêu thừa số chung.

$\frac{d v}{d x} = 3 x + \frac{v (- x v)}{v \cdot 2}$

Bước 7.1.1.3.3.1.3.2.3

Viết lại biểu thức.

$\frac{d v}{d x} = 3 x + \frac{- x v}{2}$

Bước 7.1.1.3.3.1.4

Di chuyển dấu trừ ra phía trước của phân số.

$\frac{d v}{d x} = 3 x - \frac{x v}{2}$

Bước 7.1.2

Phân tích thành thừa số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1.2.1

Đưa $x$ ra ngoài $3 x - \frac{x v}{2}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1.2.1.1

Đưa $x$ ra ngoài $3 x$ .

$\frac{d v}{d x} = x \cdot 3 - \frac{x v}{2}$

Bước 7.1.2.1.2

Đưa $x$ ra ngoài $- \frac{x v}{2}$ .

$\frac{d v}{d x} = x \cdot 3 + x (- \frac{v}{2})$

Bước 7.1.2.1.3

Đưa $x$ ra ngoài $x \cdot 3 + x (- \frac{v}{2})$ .

$\frac{d v}{d x} = x (3 - \frac{v}{2})$

Bước 7.1.2.2

Để viết $3$ ở dạng một phân số với mẫu số chung, hãy nhân với $\frac{2}{2}$ .

$\frac{d v}{d x} = x (3 \cdot \frac{2}{2} - \frac{v}{2})$

Bước 7.1.2.3

Kết hợp $3$ và $\frac{2}{2}$ .

$\frac{d v}{d x} = x (\frac{3 \cdot 2}{2} - \frac{v}{2})$

Bước 7.1.2.4

Kết hợp các tử số trên mẫu số chung.

$\frac{d v}{d x} = x \frac{3 \cdot 2 - v}{2}$

Bước 7.1.2.5

Nhân $3$ với $2$ .

$\frac{d v}{d x} = x \frac{6 - v}{2}$

Bước 7.1.3

Nhân cả hai vế với $\frac{2}{6 - v}$ .

$\frac{2}{6 - v} \frac{d v}{d x} = \frac{2}{6 - v} (x \frac{6 - v}{2})$

Bước 7.1.4

Rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1.4.1

Kết hợp $x$ và $\frac{6 - v}{2}$ .

$\frac{2}{6 - v} \frac{d v}{d x} = \frac{2}{6 - v} \cdot \frac{x (6 - v)}{2}$

Bước 7.1.4.2

Triệt tiêu thừa số chung $2$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1.4.2.1

Triệt tiêu thừa số chung.

$\frac{2}{6 - v} \frac{d v}{d x} = \frac{2}{6 - v} \cdot \frac{x (6 - v)}{2}$

Bước 7.1.4.2.2

Viết lại biểu thức.

$\frac{2}{6 - v} \frac{d v}{d x} = \frac{1}{6 - v} (x (6 - v))$

Bước 7.1.4.3

Triệt tiêu thừa số chung $6 - v$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1.4.3.1

Đưa $6 - v$ ra ngoài $x (6 - v)$ .

$\frac{2}{6 - v} \frac{d v}{d x} = \frac{1}{6 - v} ((6 - v) x)$

Bước 7.1.4.3.2

Triệt tiêu thừa số chung.

$\frac{2}{6 - v} \frac{d v}{d x} = \frac{1}{6 - v} ((6 - v) x)$

Bước 7.1.4.3.3

Viết lại biểu thức.

$\frac{2}{6 - v} \frac{d v}{d x} = x$

Bước 7.1.5

Viết lại phương trình.

$\frac{2}{6 - v} d v = x d x$

Bước 7.2

Lấy tích phân cả hai vế.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.2.1

Lập tích phân ở mỗi vế.

$\int \frac{2}{6 - v} d v = \int x d x$

Bước 7.2.2

Lấy tích phân vế trái.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.2.2.1

Vì $2$ không đổi đối với $v$ , hãy di chuyển $2$ ra khỏi tích phân.

$2 \int \frac{1}{6 - v} d v = \int x d x$

Bước 7.2.2.2

Giả sử $u_{2} = 6 - v$ . Sau đó $d u_{2} = - d v$ , nên $- d u_{2} = d v$ . Viết lại bằng $u_{2}$ và $d$ $u_{2}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.2.2.2.1

Hãy đặt $u_{2} = 6 - v$ . Tìm $\frac{d u_{2}}{d v}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.2.2.2.1.1

Viết lại.

$\frac{- 1}{1}$

Bước 7.2.2.2.1.2

Chia $- 1$ cho $1$ .

$- 1$

Bước 7.2.2.2.2

Viết lại bài tập bằng cách dùng $u_{2}$ và $d u_{2}$ .

$2 \int \frac{- 1}{u_{2}} d u_{2} = \int x d x$

Bước 7.2.2.3

Di chuyển dấu trừ ra phía trước của phân số.

$2 \int - \frac{1}{u_{2}} d u_{2} = \int x d x$

Bước 7.2.2.4

Vì $- 1$ không đổi đối với $u_{2}$ , hãy di chuyển $- 1$ ra khỏi tích phân.

$2 (- \int \frac{1}{u_{2}} d u_{2}) = \int x d x$

Bước 7.2.2.5

Nhân $- 1$ với $2$ .

$- 2 \int \frac{1}{u_{2}} d u_{2} = \int x d x$

Bước 7.2.2.6

Tích phân của $\frac{1}{u_{2}}$ đối với $u_{2}$ là $\ln (| u_{2} |)$ .

$- 2 (\ln (| u_{2} |) + C_{1}) = \int x d x$

Bước 7.2.2.7

Rút gọn.

$- 2 \ln (| u_{2} |) + C_{1} = \int x d x$

Bước 7.2.2.8

Thay thế tất cả các lần xuất hiện của $u_{2}$ với $6 - v$ .

$- 2 \ln (| 6 - v |) + C_{1} = \int x d x$

Bước 7.2.3

Theo Quy tắc lũy thừa, tích phân của $x$ đối với $x$ là $\frac{1}{2} x^{2}$ .

$- 2 \ln (| 6 - v |) + C_{1} = \frac{1}{2} x^{2} + C_{2}$

Bước 7.2.4

Nhóm hằng số tích phân ở vế phải thành $C$ .

$- 2 \ln (| 6 - v |) = \frac{1}{2} x^{2} + C$

Bước 7.3

Giải tìm $v$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.3.1

Chia mỗi số hạng trong $- 2 \ln (| 6 - v |) = \frac{1}{2} x^{2} + C$ cho $- 2$ và rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.3.1.1

Chia mỗi số hạng trong $- 2 \ln (| 6 - v |) = \frac{1}{2} x^{2} + C$ cho $- 2$ .

$\frac{- 2 \ln (| 6 - v |)}{- 2} = \frac{\frac{1}{2} x^{2}}{- 2} + \frac{C}{- 2}$

Bước 7.3.1.2

Rút gọn vế trái.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.3.1.2.1

Triệt tiêu thừa số chung $- 2$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.3.1.2.1.1

Triệt tiêu thừa số chung.

$\frac{- 2 \ln (| 6 - v |)}{- 2} = \frac{\frac{1}{2} x^{2}}{- 2} + \frac{C}{- 2}$

Bước 7.3.1.2.1.2

Chia $\ln (| 6 - v |)$ cho $1$ .

$\ln (| 6 - v |) = \frac{\frac{1}{2} x^{2}}{- 2} + \frac{C}{- 2}$

Bước 7.3.1.3

Rút gọn vế phải.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.3.1.3.1

Rút gọn mỗi số hạng.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.3.1.3.1.1

Kết hợp $\frac{1}{2}$ và $x^{2}$ .

$\ln (| 6 - v |) = \frac{\frac{x^{2}}{2}}{- 2} + \frac{C}{- 2}$

Bước 7.3.1.3.1.2

Nhân tử số với nghịch đảo của mẫu số.

$\ln (| 6 - v |) = \frac{x^{2}}{2} \cdot \frac{1}{- 2} + \frac{C}{- 2}$

Bước 7.3.1.3.1.3

Kết hợp.

$\ln (| 6 - v |) = \frac{x^{2} \cdot 1}{2 \cdot - 2} + \frac{C}{- 2}$

Bước 7.3.1.3.1.4

Nhân $x^{2}$ với $1$ .

$\ln (| 6 - v |) = \frac{x^{2}}{2 \cdot - 2} + \frac{C}{- 2}$

Bước 7.3.1.3.1.5

Nhân $2$ với $- 2$ .

$\ln (| 6 - v |) = \frac{x^{2}}{- 4} + \frac{C}{- 2}$

Bước 7.3.1.3.1.6

Di chuyển dấu trừ ra phía trước của phân số.

$\ln (| 6 - v |) = - \frac{x^{2}}{4} + \frac{C}{- 2}$

Bước 7.3.1.3.1.7

Di chuyển dấu trừ ra phía trước của phân số.

$\ln (| 6 - v |) = - \frac{x^{2}}{4} - \frac{C}{2}$

Bước 7.3.2

Để giải tìm $v$ , hãy viết lại phương trình bằng các tính chất của logarit.

$e^{\ln (| 6 - v |)} = e^{- \frac{x^{2}}{4} - \frac{C}{2}}$

Bước 7.3.3

Viết lại $\ln (| 6 - v |) = - \frac{x^{2}}{4} - \frac{C}{2}$ dưới dạng mũ bằng cách dùng định nghĩa của logarit. Nếu $x$ và $b$ là các số thực dương và $b \neq 1$ , thì $\log_{b} (x) = y$ sẽ tương đương với $b^{y} = x$ .

$e^{- \frac{x^{2}}{4} - \frac{C}{2}} = | 6 - v |$

Bước 7.3.4

Giải tìm $v$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.3.4.1

Viết lại phương trình ở dạng $| 6 - v | = e^{- \frac{x^{2}}{4} - \frac{C}{2}}$ .

$| 6 - v | = e^{- \frac{x^{2}}{4} - \frac{C}{2}}$

Bước 7.3.4.2

Loại bỏ số hạng chứa giá trị tuyệt đối. Điều này tạo ra một $\pm$ ở vế phải của phương trình vì $| x | = \pm x$ .

$6 - v = \pm e^{- \frac{x^{2}}{4} - \frac{C}{2}}$

Bước 7.3.4.3

Trừ $6$ khỏi cả hai vế của phương trình.

$- v = \pm e^{- \frac{x^{2}}{4} - \frac{C}{2}} - 6$

Bước 7.3.4.4

Chia mỗi số hạng trong $- v = \pm e^{- \frac{x^{2}}{4} - \frac{C}{2}} - 6$ cho $- 1$ và rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.3.4.4.1

Chia mỗi số hạng trong $- v = \pm e^{- \frac{x^{2}}{4} - \frac{C}{2}} - 6$ cho $- 1$ .

$\frac{- v}{- 1} = \frac{\pm e^{- \frac{x^{2}}{4} - \frac{C}{2}}}{- 1} + \frac{- 6}{- 1}$

Bước 7.3.4.4.2

Rút gọn vế trái.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.3.4.4.2.1

Chia hai giá trị âm cho nhau sẽ có kết quả là một giá trị dương.

$\frac{v}{1} = \frac{\pm e^{- \frac{x^{2}}{4} - \frac{C}{2}}}{- 1} + \frac{- 6}{- 1}$

Bước 7.3.4.4.2.2

Chia $v$ cho $1$ .

$v = \frac{\pm e^{- \frac{x^{2}}{4} - \frac{C}{2}}}{- 1} + \frac{- 6}{- 1}$

Bước 7.3.4.4.3

Rút gọn vế phải.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.3.4.4.3.1

Rút gọn mỗi số hạng.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.3.4.4.3.1.1

Chuyển âm một từ mẫu số của $\frac{\pm e^{- \frac{x^{2}}{4} - \frac{C}{2}}}{- 1}$ .

$v = - 1 \cdot (\pm e^{- \frac{x^{2}}{4} - \frac{C}{2}}) + \frac{- 6}{- 1}$

Bước 7.3.4.4.3.1.2

Viết lại $- 1 \cdot (\pm e^{- \frac{x^{2}}{4} - \frac{C}{2}})$ ở dạng $- (\pm e^{- \frac{x^{2}}{4} - \frac{C}{2}})$ .

$v = - (\pm e^{- \frac{x^{2}}{4} - \frac{C}{2}}) + \frac{- 6}{- 1}$

Bước 7.3.4.4.3.1.3

Chia $- 6$ cho $- 1$ .

$v = - (\pm e^{- \frac{x^{2}}{4} - \frac{C}{2}}) + 6$

Bước 7.4

Nhóm các số hạng hằng số với nhau.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.4.1

Rút gọn hằng số tích phân.

$v = - (\pm e^{- \frac{x^{2}}{4} + C}) + 6$

Bước 7.4.2

Viết lại $e^{- \frac{x^{2}}{4} + C}$ ở dạng $e^{- \frac{x^{2}}{4}} e^{C}$ .

$v = - (\pm e^{- \frac{x^{2}}{4}} e^{C}) + 6$

Bước 7.4.3

Sắp xếp lại $e^{- \frac{x^{2}}{4}}$ và $e^{C}$ .

$v = - (\pm e^{C} e^{- \frac{x^{2}}{4}}) + 6$

Bước 7.4.4

Kết hợp các hằng số với dấu cộng hoặc trừ.

$v = - (C e^{- \frac{x^{2}}{4}}) + 6$

Bước 8

Thay $y^{\frac{1}{2}}$ bằng $v$ .

$y^{\frac{1}{2}} = - (C e^{- \frac{x^{2}}{4}}) + 6$