Zapisz do kolekcji
Zaloguj się, aby dodać zadanie do kolekcji.
Zgłoś zadanie
Dziękuję za przesłanie zgłoszenia!
Twoje zaangażowanie pomaga mi rozwijać tę stronę i tworzyć miejsce z jeszcze lepszymi materiałami.
Data publikacji: 2025-09-19 23:40:00
Rozwiąż równanie różniczkowe o zmiennych rozdzielonych
$$\color{Cyan}
\frac{\mathrm{d} y}{\mathrm{d} x} = \frac{x}{y}
$$
Rozwiązywanie równań różniczkowych o zmiennych rozdzielonych polega na dokonaniu operacji, w wyniku których po jednej stronie równania znajdzie się wyrażenie jedynie ze zmienną $\color{Cyan} y$ oraz $\color{Cyan} \mathrm{d} y$ a po drugiej wyrażenie jedynie ze zmienną $\color{Cyan} x$ oraz $\color{Cyan} \mathrm{d} x$.
\begin{gather*}\color{Cyan}
\frac{\mathrm{d} y}{\mathrm{d} x} = \frac{x}{y} \quad \color{#999999} /\cdot \mathrm{d} x \\\\\color{Cyan}
y\,\mathrm{d} y = x\,\mathrm{d} x \\\\\textrm{całkujemy obustronnie:} \\\\\color{Cyan}
\int y\,\mathrm{d}y = \int x\,\mathrm{d}x \\\\\color{Cyan}
\frac{1}{2}y^2 = \frac{1}{2}x^2 + C \\\\\color{Cyan}
y^2 = x^2 + C \\\\\color{#00dd66}
y = \pm \sqrt{x^2 + C}
\end{gather*}
Pole kierunków
Zauważ, że w naszym rozwiązaniu występuje stała $\color{Cyan}C$. Jest ona małym utrudnieniem przy próbie graficznej wizualizacji rozwiązania. Na szczęście nadal istnieje spoósb, aby przedstawić wizualnie całą grupę rozwiązań jednocześnie (dla różnych wartości $\color{Cyan}C$).
Można to zrobić za pomocą tzw. pola kierunków:
Można to zrobić za pomocą tzw. pola kierunków:
Przytrzymaj Shift, aby przesuwać, oddalać i przybliżać widok
Jest to nic innego jak pole, które obrazuje nachylenie funkcji $\color{Cyan}y$.
Innymi słowy, weź dowolny punkt $\color{Cyan}(x, y)$ i podstaw te wartości do naszego równania różniczkowego. Wyjdzie ci $\color{Cyan}\frac{\mathrm{d} y}{\mathrm{d} x} = \textrm{współczynnik nachylenia} $. Następnie w wybranym punkcie (czyli $\color{Cyan}(x, y)$) na układzie współrzędnych narysuj małą kreseczkę odpowiadającą temu współczynnikowi nachylenia. Następnie powtórz ten proces jakieś... tysiąc razy dla różnych punktów.
Innym sposobem jest narysowanie wielu funkcji $\color{Cyan}y$ dla różnych wartości $\color{Cyan}C$. Tak to będzie wyglądało na naszym przykładzie:
Innymi słowy, weź dowolny punkt $\color{Cyan}(x, y)$ i podstaw te wartości do naszego równania różniczkowego. Wyjdzie ci $\color{Cyan}\frac{\mathrm{d} y}{\mathrm{d} x} = \textrm{współczynnik nachylenia} $. Następnie w wybranym punkcie (czyli $\color{Cyan}(x, y)$) na układzie współrzędnych narysuj małą kreseczkę odpowiadającą temu współczynnikowi nachylenia. Następnie powtórz ten proces jakieś... tysiąc razy dla różnych punktów.
Innym sposobem jest narysowanie wielu funkcji $\color{Cyan}y$ dla różnych wartości $\color{Cyan}C$. Tak to będzie wyglądało na naszym przykładzie:
Przytrzymaj Shift, aby przesuwać, oddalać i przybliżać widok
$\displaystyle \color{#00dd66}
y = \pm \sqrt{x^2 + C} $