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Übung

(3x2+y)dx=xdy\left(3x^2+y\right)dx=-xdy

Schritt-für-Schritt-Lösung

1

Wenden Sie die Formel an: a=ba=badx=extdiff(bdx)\to \frac{a}{dx}=extdiff\left(\frac{b}{dx}\right), wobei a=(3x2+y)dxa=\left(3x^2+y\right)dx, b=xdyb=-x\cdot dy und a=b=(3x2+y)dx=xdya=b=\left(3x^2+y\right)dx=-x\cdot dy

(3x2+y)dxdx=xdydx\frac{\left(3x^2+y\right)dx}{dx}=-x\frac{dy}{dx}
2

Wenden Sie die Formel an: aa\frac{a}{a}=1=1, wobei a=dxa=dx und a/a=(3x2+y)dxdxa/a=\frac{\left(3x^2+y\right)dx}{dx}

3x2+y=xdydx3x^2+y=-x\frac{dy}{dx}
3

Gruppieren Sie die Terme der Gleichung

y+xdydx=3x2y+x\frac{dy}{dx}=-3x^2
4

Teilen Sie alle Terme der Differentialgleichung durch xx

xxdydx+yx=3x2x\frac{x}{x}\frac{dy}{dx}+\frac{y}{x}=\frac{-3x^2}{x}
5

Vereinfachung

dydx+yx=3x\frac{dy}{dx}+\frac{y}{x}=-3x
6

Wir können erkennen, dass die Differentialgleichung die Form hat: dydx+P(x)y(x)=Q(x)\frac{dy}{dx} + P(x)\cdot y(x) = Q(x), so dass wir sie als lineare Differentialgleichung erster Ordnung einstufen können, wobei P(x)=1xP(x)=\frac{1}{x} und Q(x)=3xQ(x)=-3x. Um die Differentialgleichung zu lösen, müssen wir zunächst den integrierenden Faktor finden μ(x)\mu(x)

μ(x)=eP(x)dx\displaystyle\mu\left(x\right)=e^{\int P(x)dx}
7

Um μ(x)\mu(x) zu finden, müssen wir zunächst Folgendes berechnen P(x)dx\int P(x)dx

P(x)dx=1xdx=ln(x)\int P(x)dx=\int\frac{1}{x}dx=\ln\left(x\right)
8

Der integrierende Faktor μ(x)\mu(x) ist also

μ(x)=x\mu(x)=x
9

Multiplizieren Sie nun alle Terme der Differentialgleichung mit dem integrierenden Faktor μ(x)\mu(x) und prüfen Sie, ob sich die Gleichung vereinfachen lässt

dydxx+y=3x2\frac{dy}{dx}x+y=-3x^2
10

Wir können erkennen, dass die linke Seite der Differentialgleichung aus der Ableitung des Produkts von μ(x)y(x)\mu(x)\cdot y(x)

ddx(xy)=3x2\frac{d}{dx}\left(xy\right)=-3x^2
11

Integrieren Sie beide Seiten der Differentialgleichung in Bezug auf dxdx

ddx(xy)dx=3x2dx\int\frac{d}{dx}\left(xy\right)dx=\int-3x^2dx
12

Vereinfachen Sie die linke Seite der Differentialgleichung

xy=3x2dxxy=\int-3x^2dx
13

Lösen Sie das Integral 3x2dx\int-3x^2dx und setzen Sie das Ergebnis in die Differentialgleichung ein

xy=x3+C0xy=-x^{3}+C_0
14

Finden Sie die explizite Lösung der Differentialgleichung. Wir müssen die Variable isolieren yy

y=x3+C0xy=\frac{-x^{3}+C_0}{x}

Endgültige Antwort auf das Problem

y=x3+C0xy=\frac{-x^{3}+C_0}{x}

Wie sollte ich dieses Problem lösen?

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(3x2+y)dx=xdy
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◻/◻
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log
log
lim
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Dx
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=
>
<
>=
<=
sin
cos
tan
cot
sec
csc

asin
acos
atan
acot
asec
acsc

sinh
cosh
tanh
coth
sech
csch

asinh
acosh
atanh
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