Тема Дифференциальные уравнения

06 Уравнения, допускающие понижение степени

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

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#60952

Решить уравнение, понизив его степень

      y′
y′′ + -----= 9 (x + 1)
     x+ 1
Показать ответ и решение

В наше уравнение не входит явно искомая функция y  . Поэтому понизить его степень можно, приняв  ′
y за новую искомую функцию      ′
z = y . Тогда будет уравнение

z′ +--z-- = 9(x + 1)
    x + 1

Это линейное уравнение первого порядка. Решим его методом вариации постоянной - сначала решим соответствующее однородное уравнение

 ′   --z--
z +  x+ 1 = 0

А затем приняв постоянную за функцию от x  найдём её, подставив в исходное уравнение.

1. Итак, решаем однородное

 ′   --z--
z +  x+ 1 = 0

Это уравнение с разделяющимися переменными.

                              ∫         ∫
dz-    --z--   dz-    --dx-      dz-       -dx--
dx = − x + 1,   z =  −x + 1,      z = −    x + 1

Имеем ln |z| = − ln |x + 1|+ C  = ln |-1-|+ C
                           x+1  . Обозначая C =  ln eC  и потенцируя, имеем:

z = --C--
    x + 1

2. Теперь будем считать, что наша постоянная есть функция от x  , то есть запишем общее решение однородного как     C(x)
z = x+1   . И чтобы найти эту неизвестную функцию C (x)  , подставляем z  в исходное уравнение:

C ′(x )(x + 1)− C (x)    C (x)
------(x+--1)2------ + (x+-1)2-= 9(x + 1)

C′(x)                dC                                    ∫       ∫
-----=  9(x + 1),  --------- = 9(x+ 1 ),  dC  = 9(x+ 1)2dx,     dC =    9(x+ 1)2dx
x+ 1              (x + 1)dx

И получаем C  = 3(x+ 1)3 + C1   . Следовательно, мы нашли с вами z  :

           3
z = 3(x+-1)--+-C1-= 3(x + 1)2 + -C1--
        x + 1                  x + 1

Но вспомним, что z  - это была только заменяющая функция z = y′ . Таким образом, имеем:

            3
y′ = 3(x+-1)--+-C1-= 3(x + 1)2 +-C1--,  y = (x + 1)3 + C1 ln |x + 1|+ C2
         x + 1                  x + 1

Ответ: y = (x + 1)3 + C1 ln |x + 1|+ C2,   C1,C2 = const

Ответ:
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!