求解两道微分方程!!急!!

2024-12-04 22:09:25
推荐回答(4个)
回答1:

(1). 求微分方程 y''=[(2x+1)/x]y'+4x² 的通解;
解:令y'=p,则y''=p'=dp/dx,代入原式得:dp/dx=[(2x+1)/x]p+4x²..............①
先求齐次方程 dp/dx=[(2x+1)/x]p的通解:
分离变量得:dp/p=[2+(1/x)]dx;
积分之得:lnp=2x+lnx+lnc₁=2x+ln(c₁x);
故p=y'=e^[2x+ln(c₁x)]=c₁xe^(2x)
将c₁换成x的函数u,得:p=uxe^(2x)........②,
对②取导数得:dp/dx=p'=u[e^(2x)+2xe^(2x)]+u'xe^(2x)=(u+2ux+u'x)e^(2x)..........③
将②③代入①式得:(u+2ux+u'x)e^(2x)=[2+(1/x)]uxe^(2x)+4x²
化简得:u'xe^(2x)=4x²,即有u'e^(2x)=4x,u'=du/dx=4xe^(-2x);
∴u=4∫xe^(-2x)dx=-2∫xd[e^(-2x)]=-2[xe^(-2x)-∫e^(-2x)dx]
=-2[xe^(-2x)+(1/2)∫e^(-2x)d(-2x)]=-2[xe^(-2x)+(1/2)e^(-2x)]+c=-(2x+1)e^(-2x)......④
将④代入②式得:p=dy/dx=-(2x²+x);
∴通解 y=-∫(2x²+x)dx=-(2/3)x³-(1/2)x²+c;
(2). 求微分方程 y y''+y'²=0 满足初始条件y(0)=y'(0)=1/2的特解。
解:令y'=dy/dx=p,则y''=dp/dx=(dp/dy)(dy/dx)=p(dp/dy);
代入原式得:yp(dp/dy)+p²=p[y(dp/dy)+p]=0
故有p=dy/dx=0,即有一常数解:y=c ;
再由 y(dp/dy)+p=0,得 dp/p=-dy/y;积分之得:lnp=-lny+lnc₁=ln(c₁/y);故p=c₁/y;
即有dy/dx=c₁/y,∴ydy=c₁dx;取积分得:(1/2)y²=c₁x+c₂;
故通解 y²=2c₁x+2c₂;代入初始条件y(0)=y'(0)=1/2 得:c₂=1/8; c₁=1/4;
故满足初始条件的特解为:y²=(1/2)x+1/4;

回答2:

回答3:

解:∵微分方程为y"=(2x+1/x)y'+4x²
∴设y'=u,有y"=u',
u'-(2x+1/x)u=4x²,
[ue^(–x²)/x]'=4xe^(–x²),
ue^(–x²)/x=–2e^(–x²)+c
(c为任意常数),
u=–2x+cxe^x²
∴得:方程的通解为
y=a–x²+0.5ce^x²
(a为任意常数)
解:∵微分方程为yy"+y'²=0
∴有y"/y'=–y'/y,ln|y'|=ln|1/y|+
ln|c|(c为任意非零常数),
y'=c/y,2yy'=2c,方程的通解为y²=2cx+a
(a为任意常数)

回答4:

1.y''=(2x+1/x)y'+4x²
令p=dy/dx,则y''=dp/dx
原方程变为dp/dx=(2x+1/x)p+4x² ①
其齐次方程的通解为p=Cxe^x²
将C换成u(x),即p=u(x) xe^x²
p'=u'xe^x²+u(2x²+1)e^x²
代入①得
u'xe^x²=4x²
du=4x/e^x²dx
两边积分得u=-2e^(-x²) +C
dy/dx=[-2e^(-x²)+C]xe^x²
=-2x+Cxe^x²
y=-x²+C/2 e^x² +C' (C'表示任意常数)
所以原方程的通解为y=C1·e^x²-x²+C2 (C1,C2为任意常数)
2.yy''+y'²=0
两边积分得yy'=C1
ydy=C1dx
两边积分得
1/2 y²=C1x+C2
y²=2C1x+2C2
所以通解为y²= C1x+C2
2yy'= C1
C1=2×1/2×1/2=1/2
C2=(1/2)²=1/4
所以原方程所求的特解为y²=1/2 x+1/4