Giải tích Ví dụ

$3 x^{2} y d x + (y + x^{3}) d y = 0$

Bước 1

Tìm $\frac{\partial M}{\partial y}$ trong đó $M (x, y) = 3 x^{2} y$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1

Tính đạo hàm $M$ đối với $y$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = \frac{d}{d y} [3 x^{2} y]$

Bước 1.2

Vì $3 x^{2}$ không đổi đối với $y$ , nên đạo hàm của $3 x^{2} y$ đối với $y$ là $3 x^{2} \frac{d}{d y} [y]$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = 3 x^{2} \frac{d}{d y} [y]$

Bước 1.3

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 $n = 1$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = 3 x^{2} \cdot 1$

Bước 1.4

Nhân $3$ với $1$ .

$\frac{\partial M}{\partial y} = 3 x^{2}$

Bước 2

Tìm $\frac{\partial N}{\partial x}$ trong đó $N (x, y) = y + x^{3}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.1

Tính đạo hàm $N$ đối với $x$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = \frac{d}{d x} [y + x^{3}]$

Bước 2.2

Theo Quy tắc tổng, đạo hàm của $y + x^{3}$ đối với $x$ là $\frac{d}{d x} [y] + \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = \frac{d}{d x} [y] + \frac{d}{d x} [x^{3}]$

Bước 2.3

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

$\frac{\partial N}{\partial x} = 0 + \frac{d}{d x} [x^{3}]$

Bước 2.4

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc lũy thừa, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ là $n x^{n - 1}$ trong đó $n = 3$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = 0 + 3 x^{2}$

Bước 2.5

Cộng $0$ và $3 x^{2}$ .

$\frac{\partial N}{\partial x} = 3 x^{2}$

Bước 3

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

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 3.1

Thế $3 x^{2}$ vào $\frac{\partial M}{\partial y}$ và $3 x^{2}$ vào $\frac{\partial N}{\partial x}$ .

$3 x^{2} = 3 x^{2}$

Bước 3.2

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

$3 x^{2} = 3 x^{2}$ là một đẳng thức.

Bước 4

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

$f (x, y) = \int 3 x^{2} y d x$

Bước 5

Lấy tích phân $M (x, y) = 3 x^{2} y$ để tìm $f (x, y)$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 5.1

Vì $3 y$ không đổi đối với $x$ , hãy di chuyển $3 y$ ra khỏi tích phân.

$f (x, y) = 3 y \int x^{2} d x$

Bước 5.2

Theo Quy tắc lũy thừa, tích phân của $x^{2}$ đối với $x$ là $\frac{1}{3} x^{3}$ .

$f (x, y) = 3 y (\frac{1}{3} x^{3} + C)$

Bước 5.3

Rút gọn kết quả.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 5.3.1

Viết lại $3 y (\frac{1}{3} x^{3} + C)$ ở dạng $3 y \frac{1}{3} x^{3} + C$ .

$f (x, y) = 3 y \frac{1}{3} x^{3} + C$

Bước 5.3.2

Rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 5.3.2.1

Kết hợp $3$ và $\frac{1}{3}$ .

$f (x, y) = y \frac{3}{3} x^{3} + C$

Bước 5.3.2.2

Kết hợp $y$ và $\frac{3}{3}$ .

$f (x, y) = \frac{y \cdot 3}{3} x^{3} + C$

Bước 5.3.2.3

Di chuyển $3$ sang phía bên trái của $y$ .

$f (x, y) = \frac{3 \cdot y}{3} x^{3} + C$

Bước 5.3.2.4

Nhân $3$ với $y$ .

$f (x, y) = \frac{3 y}{3} x^{3} + C$

Bước 5.3.2.5

Triệt tiêu thừa số chung $3$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 5.3.2.5.1

Triệt tiêu thừa số chung.

$f (x, y) = \frac{3 y}{3} x^{3} + C$

Bước 5.3.2.5.2

Chia $y$ cho $1$ .

$f (x, y) = y x^{3} + C$

Bước 6

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

$f (x, y) = y x^{3} + g (y)$

Bước 7

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

$\frac{\partial f}{\partial y} = y + x^{3}$

Bước 8

Tìm $\frac{\partial f}{\partial y}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 8.1

Tính đạo hàm $f$ đối với $y$ .

$\frac{d}{d y} [y x^{3} + g (y)] = y + x^{3}$

Bước 8.2

Theo Quy tắc tổng, đạo hàm của $y x^{3} + g (y)$ đối với $y$ là $\frac{d}{d y} [y x^{3}] + \frac{d}{d y} [g (y)]$ .

$\frac{d}{d y} [y x^{3}] + \frac{d}{d y} [g (y)] = y + x^{3}$

Bước 8.3

Tính $\frac{d}{d y} [y x^{3}]$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 8.3.1

Vì $x^{3}$ không đổi đối với $y$ , nên đạo hàm của $y x^{3}$ đối với $y$ là $x^{3} \frac{d}{d y} [y]$ .

$x^{3} \frac{d}{d y} [y] + \frac{d}{d y} [g (y)] = y + x^{3}$

Bước 8.3.2

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 $n = 1$ .

$x^{3} \cdot 1 + \frac{d}{d y} [g (y)] = y + x^{3}$

Bước 8.3.3

Nhân $x^{3}$ với $1$ .

$x^{3} + \frac{d}{d y} [g (y)] = y + x^{3}$

Bước 8.4

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

$x^{3} + \frac{d g}{d y} = y + x^{3}$

Bước 8.5

Sắp xếp lại các số hạng.

$\frac{d g}{d y} + x^{3} = y + x^{3}$

Bước 9

Giải tìm $\frac{d g}{d y}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 9.1

Di chuyển tất cả các số hạng không chứa $\frac{d g}{d y}$ sang vế phải của phương trình.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 9.1.1

Trừ $x^{3}$ khỏi cả hai vế của phương trình.

$\frac{d g}{d y} = y + x^{3} - x^{3}$

Bước 9.1.2

Kết hợp các số hạng đối nhau trong $y + x^{3} - x^{3}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 9.1.2.1

Trừ $x^{3}$ khỏi $x^{3}$ .

$\frac{d g}{d y} = y + 0$

Bước 9.1.2.2

Cộng $y$ và $0$ .

$\frac{d g}{d y} = y$

Bước 10

Tìm nguyên hàm của $y$ để tìm $g (y)$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 10.1

Lấy tích phân cả hai vế của $\frac{d g}{d y} = y$ .

$\int \frac{d g}{d y} d y = \int y d y$

Bước 10.2

Tính $\int \frac{d g}{d y} d y$ .

$g (y) = \int y d y$

Bước 10.3

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

$g (y) = \frac{1}{2} y^{2} + C$

Bước 11

Thay cho $g (y)$ trong $f (x, y) = y x^{3} + g (y)$ .

$f (x, y) = y x^{3} + \frac{1}{2} y^{2} + C$

Bước 12

Kết hợp $\frac{1}{2}$ và $y^{2}$ .

$f (x, y) = y x^{3} + \frac{y^{2}}{2} + C$