Для решения данного уравнения с разделенными переменными, начнем с приведения выражения к более удобному виду. Уравнение имеет вид:
[\frac{x}{x^2 + 1} dx = \frac{3y}{4 - 3y^2} dy]
Теперь мы можем разделить переменные, записав его в следующем виде:
Теперь интегрируем обе стороны:
[\int \frac{x}{x^2 + 1} dx]
Вы можете использовать подстановку. Пусть ( u = x^2 + 1 ), тогда ( du = 2x dx ), или ( dx = \frac{du}{2x} ). Затем подстановка дает:
[\int \frac{x}{u} \frac{du}{2x} = \frac{1}{2} \int \frac{1}{u} du = \frac{1}{2} \ln |u| + C_1 = \frac{1}{2} \ln (x^2 + 1) + C_1]
[\int \frac{3y}{4 - 3y^2} dy]
Для этого используем подстановку ( v = 4 - 3y^2 ), откуда ( dv = -6y dy ), или ( dy = \frac{dv}{-6y} ). Тогда имеем:
[\int \frac{3y}{v} \frac{dv}{-6y} = -\frac{1}{2} \int \frac{1}{v} dv = -\frac{1}{2} \ln |v| + C_2 = -\frac{1}{2} \ln (4 - 3y^2) + C_2]
[\frac{1}{2} \ln (x^2 + 1) = -\frac{1}{2} \ln (4 - 3y^2) + C]
Умножим уравнение на 2 для простоты:
[\ln (x^2 + 1) = -\ln (4 - 3y^2) + C']
[\ln (x^2 + 1) + \ln (4 - 3y^2) = C']
[\ln((x^2 + 1)(4 - 3y^2)) = C']
[(x^2 + 1)(4 - 3y^2) = e^{C'}]
Таким образом, решение уравнения имеет вид:
[(x^2 + 1)(4 - 3y^2) = C]
где ( C = e^{C'} ) — произвольная положительная константа.
Для решения данного уравнения с разделенными переменными, начнем с приведения выражения к более удобному виду. Уравнение имеет вид:
[
\frac{x}{x^2 + 1} dx = \frac{3y}{4 - 3y^2} dy
]
Теперь мы можем разделить переменные, записав его в следующем виде:
[
\frac{x}{x^2 + 1} dx = \frac{3y}{4 - 3y^2} dy
]
Теперь интегрируем обе стороны:
Интегрируем левую часть:[
\int \frac{x}{x^2 + 1} dx
]
Вы можете использовать подстановку. Пусть ( u = x^2 + 1 ), тогда ( du = 2x dx ), или ( dx = \frac{du}{2x} ). Затем подстановка дает:
[
Теперь интегрируем правую часть:\int \frac{x}{u} \frac{du}{2x} = \frac{1}{2} \int \frac{1}{u} du = \frac{1}{2} \ln |u| + C_1 = \frac{1}{2} \ln (x^2 + 1) + C_1
]
[
\int \frac{3y}{4 - 3y^2} dy
]
Для этого используем подстановку ( v = 4 - 3y^2 ), откуда ( dv = -6y dy ), или ( dy = \frac{dv}{-6y} ). Тогда имеем:
[
Подставляем результаты интегрирования обратно:\int \frac{3y}{v} \frac{dv}{-6y} = -\frac{1}{2} \int \frac{1}{v} dv = -\frac{1}{2} \ln |v| + C_2 = -\frac{1}{2} \ln (4 - 3y^2) + C_2
]
[
\frac{1}{2} \ln (x^2 + 1) = -\frac{1}{2} \ln (4 - 3y^2) + C
]
Умножим уравнение на 2 для простоты:
[
Применим свойства логарифмов:\ln (x^2 + 1) = -\ln (4 - 3y^2) + C'
]
[
Объединяем логарифмы:\ln (x^2 + 1) + \ln (4 - 3y^2) = C'
]
[
Возводим в степень, чтобы отменить логарифм:\ln((x^2 + 1)(4 - 3y^2)) = C'
]
[
(x^2 + 1)(4 - 3y^2) = e^{C'}
]
Таким образом, решение уравнения имеет вид:
[
(x^2 + 1)(4 - 3y^2) = C
]
где ( C = e^{C'} ) — произвольная положительная константа.