求方程组{dx⼀dt=-x-2y dy⼀dt=3x+4y 的通解

2024-12-14 13:09:13
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回答1:

两个式子相除去掉dt,得到
dy/dx=-(3x+4y)/(x+2y)
这个微分方程是齐次形式的,考虑用换元法来做,
设y=x·u(x),那么
dy/dx=u(x)+x·u'(x),
-(3x+4y)/(x+2y)=-(3+4u(x))/(1+2u(x))
所以u(x)+x·u'(x)=-(3+4u(x))/(1+2u(x))
x·u'(x)=-(3+5u(x)+2u²(x))/(1+2u(x))
即(1+2u)du/(3+5u+2u²)=-dx/x
两边定积分,首先左侧变形
[(2.5+2u)+(-1.5)]/(3+5u+2u²)
=0.5(3+5u+2u²)'/(3+5u+2u²)-3/(3+2u)(2+2u)
=0.5(3+5u+2u²)'/(3+5u+2u²)-3/(2+2u)+3/(3+2u)
这个时候两边定积分得到
0.5ln|3+5u+2u²|-1.5ln|2+2u|+1.5ln|3+2u|=-ln|x|+C0,
u=y/x代入整理得到
ln|3x²+5xy+2y²|-3ln|2x+2y|+3ln|3x+2y|=2C0
最后结果是
((3x+2y)²)²/(x+y)²=C