Afleidujofnur
1. Staðfesta vandamálið: Við eigum að leysa fyrstu stigs afleiðujöfnur.
2. Fyrsta jöfnan: $y' + y = e^x$
- Þetta er línuleg fyrsta stigs afleiðujafna á formi $y' + p(x)y = q(x)$ þar sem $p(x) = 1$ og $q(x) = e^x$.
- Lausnaraðferð: nota samþættingarstuðul $\mu(x) = e^{\int p(x) dx} = e^{\int 1 dx} = e^x$.
3. Margfalda jöfnuna með samþættingarstuðlinum:
$$e^x y' + e^x y = e^x e^x = e^{2x}$$
- Vinstri hliðin er afleiða af $e^x y$:
$$\frac{d}{dx}(e^x y) = e^{2x}$$
4. Heildum báðar hliðar:
$$e^x y = \int e^{2x} dx = \frac{e^{2x}}{2} + C$$
5. Einangra $y$:
$$y = e^{-x} \left( \frac{e^{2x}}{2} + C \right) = \frac{e^x}{2} + C e^{-x}$$
6. Önnur jöfnan: $y' = 1 + y^2$
- Þetta er aðskiljanleg afleiðujafna.
- Skrifum sem:
$$\frac{dy}{dx} = 1 + y^2$$
7. Aðskiljum breytur:
$$\frac{dy}{1 + y^2} = dx$$
8. Heildum báðar hliðar:
$$\int \frac{dy}{1 + y^2} = \int dx$$
- Vinstri hlið er $\arctan y$, hægri hlið er $x + C$:
$$\arctan y = x + C$$
9. Einangra $y$:
$$y = \tan(x + C)$$
Niðurstaða:
- Fyrsta jöfnan: $$y = \frac{e^x}{2} + C e^{-x}$$
- Önnur jöfnan: $$y = \tan(x + C)$$