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#57639

Решить уравнение Бернулли

          x
y′ + xy = -3-
          y
Показать ответ и решение

Это уравнение Бернулли, т.е. уравнение вида

y′ + a(x)y = b(x)yn

при n = − 3  Для его решения сначала надо разделить на y−3   , то есть умножить на y3   всё уравнение:

 ′ 3     4
y y + xy  = x

Далее, необходимо сделать замену y1n−1-= z  , то есть z = y4   . Тогда z ′ = 4y3y′ и мы получим:

1-z′ + xz = x, z′ + 4xz = 4x
4

Это уже линейное уравнение на функцию z  .

1. Сначала решим его с нулевой правой частью, то есть решим уравнение z ′ + 4xz = 0  .

dz             dz            dz
---+ 4xz = 0,  ---=  − 4xz,  ---= − 4xdx
dx             dx            z

Мы разделили обе части на z  и домножили на dx  . Теперь переменные разделены и можно проинтегрировать:

ln |z| = − 2x2 + C

То есть z = e−2x2+ = C1e− 2x2   , где C1 = eC  .

2. Теперь, вместо C1   надо написать неизвестную функцию C1 (x)  и подставить в исходное уравнение  ′
z + 4xz = 4x  :

 ′    −2x2           −2x2          − 2x2
C1(x)e    − 4xC1 (x)e    + 4xC1 (x )e     = 4x

Таким образом, имеем

  ′        2x2
C1(x) = 4xe

Откуда          2x2
C1 (x ) = e  + C  .

Значит, общее решение уравнения для z  - это      2x2      −2x2
z = (e    + C)e   . Заметим, что в процессе мы делили на z  , но z ≡ 0  не является решением уравнения z′ + 4xz = 4x  . Следовательно, мы не потеряли никак решений и можем спокойно записать, вернувшись к переменной y  ответ:

     ∘ ---------------
y = ± 4(e2x2 + C )e−2x2, где C ∈ ℝ − люб ое
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!