微分積分 例

微分方程式を解きます (dy)/(dx)+4/(x^2-1)y=0
ステップ 1
のとき、積分因数は公式で定義されます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.1
積分を設定します。
ステップ 1.2
を積分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.1
はに対して定数なので、を積分の外に移動させます。
ステップ 1.2.2
部分分数分解を利用して分数を書きます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.2.1
分数を分解し、公分母を掛けます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.2.1.1
分数を因数分解します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.2.1.1.1
をに書き換えます。
ステップ 1.2.2.1.1.2
両項とも完全平方なので、平方の差の公式を利用して、因数分解します。このとき、であり、です。
ステップ 1.2.2.1.2
分母の各因数に対して、その因数を分母として、未知の値を分子として利用し、新たな分数を作成します。分母の因数は線形なので、その場所には1個の変数を置きます。
ステップ 1.2.2.1.3
分母の各因数に対して、その因数を分母として、未知の値を分子として利用し、新たな分数を作成します。分母の因数は線形なので、その場所には1個の変数を置きます。
ステップ 1.2.2.1.4
方程式の各分数に元の式の分母を掛けます。この場合、分母はです。
ステップ 1.2.2.1.5
の共通因数を約分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.2.1.5.1
共通因数を約分します。
ステップ 1.2.2.1.5.2
式を書き換えます。
ステップ 1.2.2.1.6
の共通因数を約分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.2.1.6.1
共通因数を約分します。
ステップ 1.2.2.1.6.2
式を書き換えます。
ステップ 1.2.2.1.7
各項を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.2.1.7.1
の共通因数を約分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.2.1.7.1.1
共通因数を約分します。
ステップ 1.2.2.1.7.1.2
をで割ります。
ステップ 1.2.2.1.7.2
分配則を当てはめます。
ステップ 1.2.2.1.7.3
をの左に移動させます。
ステップ 1.2.2.1.7.4
をに書き換えます。
ステップ 1.2.2.1.7.5
の共通因数を約分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.2.1.7.5.1
共通因数を約分します。
ステップ 1.2.2.1.7.5.2
をで割ります。
ステップ 1.2.2.1.7.6
分配則を当てはめます。
ステップ 1.2.2.1.7.7
にをかけます。
ステップ 1.2.2.1.8
を移動させます。
ステップ 1.2.2.2
部分分数の変数について方程式を作成し、それらを使って連立方程式を立てます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.2.2.1
式の両辺からの係数を等しくし、部分分数の変数の方程式を作成します。方程式を等しくするために、方程式の両辺の等価係数は等しくなければなりません。
ステップ 1.2.2.2.2
式の両辺からを含まない項の係数を等しくし、部分分数の変数の方程式を作成します。方程式を等しくするために、方程式の両辺の等価係数は等しくなければなりません。
ステップ 1.2.2.2.3
連立方程式を立て、部分分数の係数を求めます。
ステップ 1.2.2.3
連立方程式を解きます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.2.3.1
のについて解きます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.2.3.1.1
方程式をとして書き換えます。
ステップ 1.2.2.3.1.2
方程式の両辺からを引きます。
ステップ 1.2.2.3.2
各方程式ののすべての発生をで置き換えます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.2.3.2.1
ののすべての発生をで置き換えます。
ステップ 1.2.2.3.2.2
右辺を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.2.3.2.2.1
を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.2.3.2.2.1.1
を掛けます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.2.3.2.2.1.1.1
にをかけます。
ステップ 1.2.2.3.2.2.1.1.2
にをかけます。
ステップ 1.2.2.3.2.2.1.2
とをたし算します。
ステップ 1.2.2.3.3
のについて解きます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.2.3.3.1
方程式をとして書き換えます。
ステップ 1.2.2.3.3.2
の各項をで割り、簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.2.3.3.2.1
の各項をで割ります。
ステップ 1.2.2.3.3.2.2
左辺を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.2.3.3.2.2.1
の共通因数を約分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.2.3.3.2.2.1.1
共通因数を約分します。
ステップ 1.2.2.3.3.2.2.1.2
をで割ります。
ステップ 1.2.2.3.4
各方程式ののすべての発生をで置き換えます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.2.3.4.1
ののすべての発生をで置き換えます。
ステップ 1.2.2.3.4.2
右辺を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.2.3.4.2.1
にをかけます。
ステップ 1.2.2.3.5
すべての解をまとめます。
ステップ 1.2.2.4
の各部分分数の係数をとで求めた値で置き換えます。
ステップ 1.2.2.5
簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.2.5.1
分子に分母の逆数を掛けます。
ステップ 1.2.2.5.2
にをかけます。
ステップ 1.2.2.5.3
をの左に移動させます。
ステップ 1.2.2.5.4
分子に分母の逆数を掛けます。
ステップ 1.2.2.5.5
にをかけます。
ステップ 1.2.3
単一積分を複数積分に分割します。
ステップ 1.2.4
はに対して定数なので、を積分の外に移動させます。
ステップ 1.2.5
はに対して定数なので、を積分の外に移動させます。
ステップ 1.2.6
とします。次に。とを利用して書き換えます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.6.1
とします。を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.6.1.1
を微分します。
ステップ 1.2.6.1.2
総和則では、のに関する積分はです。
ステップ 1.2.6.1.3
のとき、はであるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 1.2.6.1.4
はについて定数なので、についての微分係数はです。
ステップ 1.2.6.1.5
とをたし算します。
ステップ 1.2.6.2
とを利用して問題を書き換えます。
ステップ 1.2.7
のに関する積分はです。
ステップ 1.2.8
はに対して定数なので、を積分の外に移動させます。
ステップ 1.2.9
とします。次に。とを利用して書き換えます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.9.1
とします。を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.9.1.1
を微分します。
ステップ 1.2.9.1.2
総和則では、のに関する積分はです。
ステップ 1.2.9.1.3
のとき、はであるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 1.2.9.1.4
はについて定数なので、についての微分係数はです。
ステップ 1.2.9.1.5
とをたし算します。
ステップ 1.2.9.2
とを利用して問題を書き換えます。
ステップ 1.2.10
のに関する積分はです。
ステップ 1.2.11
簡約します。
ステップ 1.2.12
各積分に置換変数を戻し入れます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.12.1
のすべての発生をで置き換えます。
ステップ 1.2.12.2
のすべての発生をで置き換えます。
ステップ 1.2.13
簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.13.1
各項を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.13.1.1
とをまとめます。
ステップ 1.2.13.1.2
とをまとめます。
ステップ 1.2.13.2
公分母の分子をまとめます。
ステップ 1.2.13.3
の共通因数を約分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.13.3.1
をで因数分解します。
ステップ 1.2.13.3.2
共通因数を約分します。
ステップ 1.2.13.3.3
式を書き換えます。
ステップ 1.2.13.4
分配則を当てはめます。
ステップ 1.2.13.5
にをかけます。
ステップ 1.3
積分定数を削除します。
ステップ 1.4
対数のべき乗則を利用します。
ステップ 1.5
対数の積の性質を使います、です。
ステップ 1.6
指数関数と対数関数は逆関数です。
ステップ 1.7
負の指数法則を利用して式を書き換えます。
ステップ 1.8
をに書き換えます。
ステップ 1.9
分配法則(FOIL法)を使ってを展開します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.9.1
分配則を当てはめます。
ステップ 1.9.2
分配則を当てはめます。
ステップ 1.9.3
分配則を当てはめます。
ステップ 1.10
簡約し、同類項をまとめます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.10.1
各項を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.10.1.1
にをかけます。
ステップ 1.10.1.2
をの左に移動させます。
ステップ 1.10.1.3
をに書き換えます。
ステップ 1.10.1.4
をに書き換えます。
ステップ 1.10.1.5
にをかけます。
ステップ 1.10.2
からを引きます。
ステップ 1.11
にをかけます。
ステップ 1.12
完全平方式を利用して因数分解します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.12.1
をに書き換えます。
ステップ 1.12.2
中間項が、第1項と第3項で2乗される数の積の2倍であることを確認します。
ステップ 1.12.3
多項式を書き換えます。
ステップ 1.12.4
とならば、完全平方3項式を利用して因数分解します。
ステップ 2
各項に積分因数を掛けます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.1
各項にを掛けます。
ステップ 2.2
各項を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.2.1
とをまとめます。
ステップ 2.2.2
分母を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.2.2.1
をに書き換えます。
ステップ 2.2.2.2
両項とも完全平方なので、平方の差の公式を利用して、因数分解します。このとき、であり、です。
ステップ 2.2.3
とをまとめます。
ステップ 2.2.4
まとめる。
ステップ 2.2.5
指数を足してにを掛けます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.2.5.1
を移動させます。
ステップ 2.2.5.2
にをかけます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.2.5.2.1
を乗します。
ステップ 2.2.5.2.2
べき乗則を利用して指数を組み合わせます。
ステップ 2.2.5.3
とをたし算します。
ステップ 2.2.6
との共通因数を約分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.2.6.1
をで因数分解します。
ステップ 2.2.6.2
共通因数を約分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.2.6.2.1
をで因数分解します。
ステップ 2.2.6.2.2
共通因数を約分します。
ステップ 2.2.6.2.3
式を書き換えます。
ステップ 2.2.7
をの左に移動させます。
ステップ 2.3
を公分母のある分数として書くために、を掛けます。
ステップ 2.4
の適した因数を掛けて、各式をを公分母とする式で書きます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.4.1
にをかけます。
ステップ 2.4.2
指数を足してにを掛けます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.4.2.1
にをかけます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.4.2.1.1
を乗します。
ステップ 2.4.2.1.2
べき乗則を利用して指数を組み合わせます。
ステップ 2.4.2.2
とをたし算します。
ステップ 2.5
公分母の分子をまとめます。
ステップ 2.6
分子を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.6.1
をで因数分解します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.6.1.1
をで因数分解します。
ステップ 2.6.1.2
をで因数分解します。
ステップ 2.6.1.3
をで因数分解します。
ステップ 2.6.2
分配則を当てはめます。
ステップ 2.6.3
をに書き換えます。
ステップ 2.6.4
分配法則(FOIL法)を使ってを展開します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.6.4.1
分配則を当てはめます。
ステップ 2.6.4.2
分配則を当てはめます。
ステップ 2.6.4.3
分配則を当てはめます。
ステップ 2.6.5
簡約し、同類項をまとめます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.6.5.1
各項を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.6.5.1.1
指数を足してにを掛けます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.6.5.1.1.1
を移動させます。
ステップ 2.6.5.1.1.2
にをかけます。
ステップ 2.6.5.1.2
にをかけます。
ステップ 2.6.5.1.3
にをかけます。
ステップ 2.6.5.2
からを引きます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.6.5.2.1
を移動させます。
ステップ 2.6.5.2.2
からを引きます。
ステップ 2.6.5.3
とをたし算します。
ステップ 2.7
にをかけます。
ステップ 3
左辺を積を微分した結果として書き換えます。
ステップ 4
各辺の積分を設定します。
ステップ 5
左辺を積分します。
ステップ 6
右辺を積分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 6.1
のに関する積分はです。
ステップ 6.2
とをたし算します。
ステップ 7
について解きます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 7.1
を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 7.1.1
とをまとめます。
ステップ 7.1.2
の因数を並べ替えます。
ステップ 7.2
両辺にを掛けます。
ステップ 7.3
左辺を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 7.3.1
の共通因数を約分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 7.3.1.1
共通因数を約分します。
ステップ 7.3.1.2
式を書き換えます。
ステップ 7.4
の各項をで割り、簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 7.4.1
の各項をで割ります。
ステップ 7.4.2
左辺を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 7.4.2.1
の共通因数を約分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 7.4.2.1.1
共通因数を約分します。
ステップ 7.4.2.1.2
をで割ります。