求下列微分方程的解(1) (x+y)dy+(x-y)dx=0 (2)ylnydx+(x-lny)dy=0 (3) y'=

问题描述:

求下列微分方程的解(1) (x+y)dy+(x-y)dx=0 (2)ylnydx+(x-lny)dy=0 (3) y'=(2-x+y)^2 (4)y''=3*y^(1/2)
要具体过程,解答后2个即可
1个回答 分类:数学 2014-11-21

问题解答:

我来补答
求下列微分方程的解
(1) .(x+y)dy+(x-y)dx=0
(x+y)dy=(y-x)dx,故dy/dx=(y-x)/(y+x)=(y/x-1)/(y/x+1).(1);
令y/x=u,即y=ux;因为dy/dx=u+xdu/dx;于是方程(1)变为:
u+xdu/dx=(u-1)/(u+1);也就是xdu/dx=(u-1)/(u+1)-u=-(u²+1)/(u+1);
分离变量得[(u+1)/(u²+1)]du=-(1/x)dx,即有udu/(u²+1)+du/(u²+1)=-(1/x)dx;
也就是有(1/2)d(u²+1)/(u²+1)=-(1/x)dx;
积分之得(1/2)ln(u²+1)=-lnx+lnC₁=ln(C₁/x)
于是得√(u²+1)=C₁/x,将u=y/x代入即得√[(y/x)²+1]=(1/x)√(x²+y²)=C₁/x
化简得√(x²+y²)=C₁,故原方程的通解为x²+y²=C,其中C=C²₁
(2)ylnydx+(x-lny)dy=0
dx/dy=(lny-x)/ylny=1/y-x/ylny
即有dx/dy+x/ylny=1/y.(1)
为了求(1)的解,先考虑方程:dx/dy+x/ylny=0.(2)
将方程(2)分离变量,得dx/x=-dy/ylny=-d(lny)/lny
积分之得lnx=-lnlny+lnC₁=ln(C₁/lny)
故得x=C₁/lny,将任意常数C₁换成y的函数u,即有x=u/lny.(3),
故dx/dy=[(lny)(du/dy)-u/y]/(lny)²=(du/dy)(1/lny)-u/(yln²y).(3′)
将(3)和(3′)代入(1)式得:
(du/dy)(1/lny)-u/(yln²y)+u/(yln²y)=1/y
于是得(du/dy)(1/lny)=1/y
分离变量得du=lnydy/y=lnyd(lny)
积分之得u=(1/2)ln²y+C,代入(3)式即得x=[(1/2)ln²y+C]/lny,这就是原方程的通解.
(3) y'=(2-x+y)²
dy/dx=4+x²+y²-4x+4y-2xy
dy/dx-y²-2(2-x)y=(2-x)².(1)
先考虑方程dy/dx-y²-2(2-x)y=0
(4)y''=3*y^(1/2)
再问: 回答有点小问题,不过思路很对,但重要的是后2个
再答: (4)y''=3y^(1/2) 设y′=dy/dx=p,则y′′=dp/dx=(dp/dy)(dy/dx)=p(dp/dy) 代入原式得p(dp/dy)=3y^(1/2) 分离变量得pdp=3[y^(1/2)]dy 积分之得(1/2)p²=2y^(3/2)+(1/2)C₁ p²=4y^(3/2)+C₁ 故p=√[4y^(3/2)+C₁] 于是得dy/dx=√[4y^(3/2)+C₁] dy/√[4y^(3/2)+C₁]=dx 下面的问题就是求解这个积分。 (3) y'=(2-x+y)² 令2-x+y=z,两边对x取导数得-1+dy/dx=dz/dx,即有dy/dx=1+dz/dx,代入原式得: 1+dz/dx=z²,即有dz/dx=z²-1; 故dz/(z²-1)=dx,积分之得∫dz/(z²-1)=(1/2)∫[1/(z-1)-1/(z+1)]dz =(1/2)[ln(z-1)-ln(z+1)]=x+(1/2)C 即有ln[(z-1)/(z+1)=2x+C,将z=2-x+y代入即得原方程的通解为: ln[(1-x+y)/(3-x+y)]=2x+C.
再问: (3)如何积分
再答: (4)y''=3y^(1/2) 设y′=dy/dx=p,则y′′=dp/dx=(dp/dy)(dy/dx)=p(dp/dy) 代入原式得p(dp/dy)=3y^(1/2);分离变量得pdp=3[y^(1/2)]dy;积分之得(1/2)p²=2y^(3/2)+2C₁ p²=4y^(3/2)+4C₁;故p=2√[y^(3/2)+C₁] 于是得dy/dx=2√[y^(3/2)+C₁];dy/√[y^(3/2)+C₁]=2dx; 令y=u²,则dy=2udu,代入上式得:2∫udu/√(u³+C₁)=2X+C₂; (有事离开,待续,请勿中断答题程序)
 
 
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