第11章习题解答(1)(3)

2019-08-30 15:39

(5)原方程可化为

dyy?y?????. dxx?x?令u?ydydu,有?u?x,则原方程可进一步化为 xdxdxu?xdu?u?u2, dx2即

?11du?dx, u2x两端积分,得

1?ln|x|?C, u将u?

y

代入上式,得 x

x?ln|x|?C, y代入初始条件yx?1?1,得

C?1?ln1?1.

因此,所求方程满足初始条件的特解为

y?x.

1?ln|x|(6)原方程可写成

x2xdx1?32?2?0.

yydy令u?xdxdu,即x?uy,有?u?y,则原方程成为

dydyy1?3u2?2u(u?ydu)?0, dy分离变量,得

2u1du?dy, u2?1y 11

两端积分,得

ln(u2?1)?lny?lnC,

u2?1?Cy,

代入u?x并整理,得通解 yx2?y2?Cy3.

由初始条件yx?0?1,得C??1.于是所求特解为

y3?y2?x2.

?,?上任一点P(x,y),5.设有连结点和A(1,1)的一段向上凸的曲线弧OA对于OA ?的方程. ?与直线段OP所围成图形的面积为x2,求曲线弧OA曲线弧OP解 设曲线弧的方程为y?y(x),依题意有

?x01y(x)dx?xy(x)?x2,

2y 1 y A(1,1) P(x, y) y O x 1 x 上式两端对x求导,

y(x)?11y(x)?xy?(x)?2x, 22即得微分方程

y??y?4, x令u?

ydydu,有?u?x,则微分方程可化为 xdxdxu?xdudu4?u?4,即??, dxdxx积分得

u??4ln|x|?C,

因u?

y

,故有 x

y?x(?4ln|x|?C).

又因曲线过点A(1,1),故C?1.于是得曲线弧的方程是

12

y?x(1?4ln|x|).

6.化下列方程为齐次方程,并求出通解:

(1)(x?y?1)dx?(4y?x?1)dy?0; (2)(x?y)dx?(3x?3y?4)dy?0. 解 (1)原方程可写成

dydx??x?y?14y?x?1, 令??x?y?1?0 ?4y?x?1?0,解得交点为x?1,y?0.作坐标平移变换x?X?1,有

dydx?dYd(X?1)?dYdX, 所以原方程可进一步化为

dYdX?Y?X4Y?X, 这是齐次方程.

设u?YdYX,则Y?uX,dX?u?XdudX,于是(13)式可化为

dYdX?Y/X?14Y/X?1, 即

u?XdudX?u?14u?1, 变量分离,得

4u?14u2?1du??1XdX, 两端积分,得

12ln(4u2?1)?12arctan(2u)??lnX?C1, 即

ln??X2(4u2?1)???arctan(2u)?C (C?2C1),

13

y?Y,

将u?Yy?代入上式,得原方程的通解为 Xx?122?ln?4y?(x?1)???arctan2y?C. x?1(2)原方程可写成

dyx?y, ?dx4?3(x?y)该方程属于

dy?f(ax?by?c)类型,一般可令u?ax?by?c. dxdydu??1,则原方程可化为 dxdx令u?x?y,有

duu?1?, dx4?3u即

3u?4du?2dx, u?2积分得

3u?2lnu?2?2x?C,

将u?x?y代入上式,得原方程的通解为

x?3y?2lnx?y?2?C.

习 题 11-3

1.求下列微分方程的通解:

(1)y??2xy?xe?x; (2)xy??3y?x2; (3)tanx(4)y??2dy?y?5; dxyd??1; (5)(y2?6x)dy?2ydx?0; (6)?3??2. xlnxd??p(x)dx??p(x)dxdx?C? q(x)e解(1)y?e???????2xdx??e?x2?x2?2xdxxeedx?C ?e?????????xdx?C?

?Ce?x?212?x2xe. 2 14

(2)原方程可化为

y??3y?x, x故通解为

?3?3?1??xdx??xdx3?32y?exedx?C?xC???????Cx?x.

x?????(3)原方程可化为

dycosx5cosx?y?, dxsinxsinx故通解为

?cosx?cosx??dx???dx5cosx???sinx?sinxy?eedx?C? ??sinx?????5cosx??sinx??dx?C?Csinx?5. 2??sinx? (4)所给方程的通解为

11?1?xlnxdx??xlnxdxy?eedx?C??????lnx???lnxdx?C?

? (5)方程可化为

1C?x(xlnx?x?C)?x?. lnxlxndx6x?y2, ?dy2y即

dx31?x??y, dyy2故通解为

33??ydy?1??ydyx?e?yedy?C???

???2??11??y3???2dy?C?

?2y? 15


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