主要内容:
本文通过换元法,介绍计算微分方程y'=(x-y)/(x+y)的通解的计算过程。
主要过程:
根据题意有:
dy/dx=(x-y)/(x+y),
dy/dx=[1-(y/x)]/[1+(y/x)].
设y/x=u,即y=xu,求微分为dy=udx+xdu,
有:dy/dx=u+xdu/dx,代入微分方程有:
u+xdu/dx=(1-u)/(1+u)
xdu/dx=(1-u)/(1+u)-u,
微分方程右边通分得到:
xdu/dx=[(1-u)-u(1-u)]/(1+u),
xdu/dx=-(u^2+2u-1)/(1+u),
(u+1)du/(u^2+2u-1)=-dx/x
两边同时取积分得:
∫(u+1)du/(du^2+2u-1)=-∫dx/x,
(1/2)∫(2du+2)du/(du^2+2u-1)=-∫dx/x,
(1/2)∫d(u^2+2u-1)/(du^2+2u-1)=-ln|x|,
(1/2)ln|u^2+2u-1|+ln|x|=c1,
x√(u^2+2u-1)=e^c1,
x^2(u^2+2u-1)=C,
将u=y/x代入方程得微分方程的通解为:
x^2[(y/x)^2+2y/x-1]=C,
y^2+2xy-x^2=C。
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