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齐次微分方程与分离变量微分方程

时间:2026-01-27 理论教育 晴浪 版权反馈
【摘要】:定义2一般形如的方程,称为齐次微分方程.这类方程每一项变量的次数都相同.可采用“变量替换”法进行求解.变量替换法的求解步骤:(1)将原方程变形为;(2)变量替换,令(或y=ux),对方程y=ux两端求导,得,代入方程中,得.(3)分离变量,两端进行不定积分,即(4)还原变量:求出积分后,再用替换式中的u,即可得所求齐次微分方程的解.例3 求微分方程xydy=(xy+y2)dx的通解.解 将原方程变

定义2

一般形如

的方程,称为齐次微分方程.

这类方程每一项变量的次数都相同.可采用“变量替换”法进行求解.

变量替换法的求解步骤:

(1)将原方程图示变形为图示

(2)变量替换,令图示(或y=ux),

对方程y=ux两端求导,得图示

代入方程图示中,得图示.

(3)分离变量,两端进行不定积分,即

(4)还原变量:求出积分后,再用图示替换式中的u,即可得所求齐次微分方程的解.

例3 求微分方程xydy=(xy+y2)dx的通解.

解 将原方程变形为

图示,则

y=ux,

对y=ux两端求导,得

将其代入原方程中,则

分离变量,得

两端积分,得

解得

图示代入上式,得

得所给方程通解为

y=xlnCx.(https://www.xing528.com)

用MATLAB软件求解如下:

例4 求微分方程图示满足初始条件y|x=1=1的特解.

解 将原式变形为

图示,即

y=ux,

对y=ux两端求导,得

代入原方程中,原方程化为

分离变量,得

两端积分,得

解得

图示及初始条件y|x=1=1代入上式,得C1=e,

所给方程特解为

用MATLAB软件求解如下:

课后提升

1.求微分方程的通解.

(1)图示;(2)y′=3ylnx;(3)图示.

2.求微分方程(2+ex)yy′=2ex满足初始条件y|x=0=4的特解.

3.已知曲线在任意一点处切线的斜率等于这个点横坐标的2倍,并且该曲线过点M(0,4),求该曲线的方程.

答案

1.(1)图示;(2)图示;(3)图示.

2.图示.

3.y=x2+4.

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