schoolМатематика
verifiedРешено AI
Решение Дифференциального Уравнения y' = (y - 4)(4x + 5)
help_outlineУсловие задачи

lightbulbКраткий ответ
Решение дифференциального уравнения y' = (y - 4)(4x + 5) включает разделение переменных, интегрирование и выражение y через x. Результат: y - 4 = C₁e^(2x² + 5x)
Подробное решение
Решение задачи:
Дано дифференциальное уравнение с разделяющимися переменными:
\[ y' = (y - 4)(4x + 5) \]
1. Запишем производную \( y' \) как \( \frac{dy}{dx} \):
\[ \frac{dy}{dx} = (y - 4)(4x + 5) \]
2. Разделим переменные (перенесем все с \( y \) в левую часть, а с \( x \) — в правую):
\[ \frac{dy}{y - 4} = (4x + 5) dx \]
3. Проинтегрируем обе части уравнения:
\[ \int \frac{dy}{y - 4} = \int (4x + 5) dx \]
4. Вычислим интегралы:
Левая часть: \( \ln|y - 4| \)
Правая часть: \( 4 \cdot \frac{x^2}{2} + 5x + C = 2x^2 + 5x + C \)
Получаем:
\[ \ln|y - 4| = 2x^2 + 5x + C \]
5. Выразим \( y \), потенцируя обе части уравнения:
\[ |y - 4| = e^{2x^2 + 5x + C} \]
\[ |y - 4| = e^C \cdot e^{2x^2 + 5x} \]
Обозначим константу \( \pm e^C \) как новую константу \( C_1 \):
\[ y - 4 = C_1 e^{2x^2 + 5x} \]
6. Окончательно выражаем \( y \):
\[ y = C_1 e^{2x^2 + 5x} + 4 \]
Также стоит отметить, что при разделении переменных мы предполагали, что \( y - 4 \neq 0 \). Проверим решение \( y = 4 \):
Если \( y = 4 \), то \( y' = 0 \). Подставим в исходное уравнение: \( 0 = (4 - 4)(4x + 5) \), что верно (\( 0 = 0 \)). Значит, \( y = 4 \) является частным решением (оно получается из общего при \( C_1 = 0 \)).
Ответ: \( y = C e^{2x^2 + 5x} + 4 \)