この微分方程式をどうやって解くことができますか?

この微分方程式をどうやって解くことができますか?
Anonim

回答:

#y = -1 /(e ^(x)e ^ y) - 1 /(3e ^ ye ^( - 3x))+ C / e ^ y + 1#

説明:

これは 分離微分方程式 これは単にグループ化することが可能であることを意味します #バツ# 条項 & #y# 方程式の反対側の項だから、これは私たちが最初にやることになるものです:

#(e ^ x)y dy / dx = e ^( - y)+ e ^( - 2x)* e ^( - y)#

#=>(e ^ x)dy / dx = e ^( - y)/ y(1 + e ^( - 2x))#

#=> e ^ x /(1 + e ^( - 2x))dy / dx = e ^( - y)/ y#

今、手に入れたい yが付いている側をdy、xが付いている側をdxとします。 少し手を加える必要があります。

#(1 + e ^( - 2x))/ e ^ x dx = y / e ^( - y)dy#

今、我々は双方を統合します。

#int((1 + e ^( - 2x))/ e ^ x)dx = int y / e ^( - y)dy#

各積分を順番に実行しましょう。

  1. #int((1 + e ^( - 2x))/ e ^ x)dx#

まず、加減法則によってこれを2つの別々の積分に分割しましょう。

#=> int(1 / e ^ x)dx + int(e ^( - 2x))/ e ^ xdx#

これらはちょっと迷惑なようです。しかし、見栄えをよくするために(そして解決するためにはるかに簡単に)、少し変身させることができます。

#=> int(e ^( - x))dx + int(e ^( - 3x))dx#

どちらも今は簡単です #u#代用積分設定した場合 #u = -x# そして #-3x# それぞれ、あなたは答えを得るでしょう:

#=> -e ^( - x) - e ^( - 3x)/ 3 + C#

  1. #int y / e ^( - y)dy#

#負の指数を正にすると、次のようになります。

#int(ye ^ y)dy#

これには部品による統合を使用する必要があります。式は次のとおりです。

#int(uv)dy = uv-int(v * du)#

設定します #u = y#、そして #dv = e ^ y dy#。その理由は、私たちは簡単にしたいからです。 #du# その最終的な統合のために #e ^ y# 統合するのはとても簡単です。

そう:

#u = y#

#=> du = dy#

#dv = e ^ y dy#

#v = e ^ y#

今、私たちはただプラグアンドチャッグします。

#=> int(ye ^ y)dy = ye ^ y - int(e ^ y)dy#

#= ye ^ y - e ^ y#

すべてを元に戻す:

#ye ^ y - e ^ y = -e ^( - x) - e ^( - 3x)/ 3 + C#

負の指数を取り除く:

#ye ^ y - e ^ y = -1 / e ^(x) - 1 /(3e ^( - 3x))+ C#

そしてそれはかなりまともな最終的な答えです。解決したい場合 #y#、あなたがすることができます、そしてあなたはで終わるだろう

#y = -1 /(e ^(x)e ^ y) - 1 /(3e ^ ye ^( - 3x))+ C / e ^ y + 1#

我々は持っていないことに注意してください #+ C# この方程式のLHSについてその理由は、たとえそれを設定したとしても、最終的にはRHSからそれを差し引くことになり、そして任意の定数から任意の定数を引いたものは依然として(それを待つ)任意の定数であるということです。したがって、これらの問題については、 #+ C# 方程式のいずれかの側で、あなたは大丈夫でしょう。

:)助けたことを願っています