schoolМатематика
verifiedРешено AI
Решение задачи: (ex+1)eyy′+ex(ey+1)=0, y(0)=0, найти y(1)
help_outlineУсловие задачи
Реши задачу: Найти частное решение дифференциального уравнения: (ex+1)eyy′+ex(ey+1)=0,y(0)=0 и вычислить значение y(1) . Пояснение к задаче: - Ответом является одно число — значение найденной функции в точке x=1 . - Ответ должен быть точным с точностью до сотых. - Пример ответа: -0.50
lightbulbКраткий ответ
Решение дифференциального уравнения (ex+1)eyy′+ex(ey+1)=0 с начальным условием y(0)=0 приводит к значению y(1), которое нужно вычислить с точностью до сотых. Здесь представлено подробное решение задачи.
Подробное решение
Дано дифференциальное уравнение:
\[ (e^x + 1) e^y y' + e^x (e^y + 1) = 0 \]
с начальным условием \( y(0) = 0 \).
Решение:
1. Разделим переменные. Перенесем второе слагаемое в правую часть:
\[ (e^x + 1) e^y \frac{dy}{dx} = -e^x (e^y + 1) \]
Разделим обе части на \( (e^x + 1)(e^y + 1) \):
\[ \frac{e^y}{e^y + 1} dy = -\frac{e^x}{e^x + 1} dx \]
2. Интегрируем обе части уравнения:
\[ \int \frac{e^y}{e^y + 1} dy = - \int \frac{e^x}{e^x + 1} dx \]
Заметим, что числители являются производными знаменателей (\( d(e^y + 1) = e^y dy \)). Получаем:
\[ \ln(e^y + 1) = -\ln(e^x + 1) + \ln C \]
\[ \ln(e^y + 1) = \ln \frac{C}{e^x + 1} \]
3. Потенцируем выражение:
\[ e^y + 1 = \frac{C}{e^x + 1} \]
4. Найдем константу \( C \), используя начальное условие \( y(0) = 0 \):
\[ e^0 + 1 = \frac{C}{e^0 + 1} \]
\[ 1 + 1 = \frac{C}{1 + 1} \]
\[ 2 = \frac{C}{2} \Rightarrow C = 4 \]
5. Запишем частное решение:
\[ e^y + 1 = \frac{4}{e^x + 1} \]
\[ e^y = \frac{4}{e^x + 1} - 1 \]
\[ e^y = \frac{4 - (e^x + 1)}{e^x + 1} = \frac{3 - e^x}{e^x + 1} \]
\[ y = \ln \left( \frac{3 - e^x}{e^x + 1} \right) \]
6. Вычислим значение \( y(1) \):
Подставим \( x = 1 \) (учитывая, что \( e \approx 2.718 \)):
\[ y(1) = \ln \left( \frac{3 - e^1}{e^1 + 1} \right) \]
\[ y(1) = \ln \left( \frac{3 - 2.71828}{2.71828 + 1} \right) \]
\[ y(1) = \ln \left( \frac{0.28172}{3.71828} \right) \]
\[ y(1) \approx \ln(0.075766) \]
\[ y(1) \approx -2.5801 \]
Округляя до сотых, получаем -2.58.
Ответ: -2.58