Тема . Дифференциальные уравнения

.02 Линейные уравнения и уравнения Бернулли

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела дифференциальные уравнения
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#57637

Решить линейное дифференциальное уравнение

xy′ − 2y = 2x4
Показать ответ и решение

При решении линейного уравнения вида

y′(x) + a(x)y = b(x)

надо сначала решить исходное уравнение с нулевой правой частью.

1. Сначала решим уравнение

xy ′ − 2y = 0

Иначе

xdy-− 2y = 0,  x dy-= 2y
 dx              dx

Нетрудно видеть, что это уравнение с разделяющимися переменными. Давайте поделим на x  , поделим на y  и умножим на dx  :

dy-  2dx-
y  =  x

Интегрируем, и получаем:

∫       ∫
   dy-=   2dx-
   y       x

ln|y| = 2 ln |x |+ C, ln|y| = ln |x|2 + lneC , ln |y| = ln eC|x2|

И, таким образом, y = C1x2   , где C1 =  eC  - новое обозначение для произвольной постоянной.

2. Далее, по методу варьирования постоянной, мы должны вместо C1   записать неизвестную функцию C1 (x )  , и подставить выражение y = C1 (x)x2   в исходное диф. уравнение, чтобы найти эту функцию C1 (x )  . Итак, подставляя в исходное уравнение           2
y = C1(x)x   , имеем:

    ′    2                     2    4
x (C 1(x)x + 2xC1 (x))− 2C1 (x )x  = 2x

Таким образом, после сокращения:

  ′    3     4
C 1(x )x  = 2x

То есть C ′1(x) = 2x  , то есть C1(x) = x2 + C  , C  - любая постоянная. Следовательно,

      2      2
y = (x + C )x

- общее решение нашего исходного уравнения. При этом в процессе решения мы делили на x  , то есть мы предполагаем, что x ⁄= 0  , а также мы делили на y  , то есть надо проверить, не будет ли функция y ≡ 0  решением нашего диф. уравнения xy ′ − 2y = 2x4   .

Очевидно, не будет, потому что левая часть тогда зануляется, из-за того, что производная константы равна 0, а правая часть остаётся. Значит, ответ:

      2      2
y = (x + C )x ,C ∈ ℝ −  люб ая п ост оя нная , x ⁄= 0
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!