求一阶线性微分方程,求下列一阶线性微分方程的通解

发布时间:2020-07-11 07:08:12

求一阶线性微分方程,求下列一阶线性微分方程的通解

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求微分方程的通解:(1). xy'+y=x²+3x+2; 
  解:先求齐次方程 xy'+y=0的通解:分离变量得 dy/y=-dx/x;
  积分之得 lny=-lnx+lnc₁=ln(c₁/x);故齐次方程的通解为 y=c₁/x;
  将c₁换成x的函数u,得y=u/x.........①;取导数得 y'=(xu'-u)/x².........②
  将①②代入原式得 (xu'-u)/x+(u/x)=x²+3x+2;化简得 u'=du/dx=x²+3x+2;
  故u=∫(x²+3x+2)dx=(1/3)x³+(3/2)x²+2x+c;
  代入①式即得通解为:y=(1/3)x²+(3/2)x+2+(c/x);
  (2). ylnydx+(x-lny)dy=0
  P=ylny;∂P/∂y=lny+1;Q=x-lny, ∂Q/∂x=1;
  由于(1/P)(∂P/∂y-∂Q/∂x)=(1/ylny)(lny)=1/y=H(y)是y的函数,因此有积分因子μ:
  μ=e^(-∫(1/y)dy=e^(-lny)=1/y;用μ乘原方程(2)的两边得:lnydx+[(x-lny)/y]dy=0
  此时∂P/∂y=1/y=∂Q/∂x;故是全微分方程,其通解为u(x,y):
  即原方程的通解为:u(x,y)=xlny-(1/2)ln²y=C.

网友回答

(2)解:∵由齐次方程y'=-2xy
  ==>dy/y=-2xdx
  ==>ln∣y∣=-x²+ln∣C∣ (C是积分常数)
  ==>y=Ce^(-x²)
  ∴此齐次方程的通解是y=Ce^(-x²)
  于是,由常数变易法,设原方程的解为y=C(x)e^(-x²) (C(x)是关于x的函数)
  代入原方程,化简得 C'(x)=2x ==>C(x)=x²+C (C是积分常数)
  ==>y=C(x)e^(-x²)=(x²+C)e^(-x²)
  故 原方程的通解是 y=(x²+C)e^(-x²)。
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