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常微分方程第三版答案 doc 

来源:用户分享 时间:2025/5/31 1:11:11 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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习题1.2 1.

dydx=2xy,并满足初始条件:x=0,y=1的特解。 解:

dyy=2xdx 两边积分有:ln|y|=x2+c y=e

x2+ec=cex2另外y=0也是原方程的解,c=0时,y=0

原方程的通解为y= cex2,x=0 y=1时 c=1 特解为y= ex2.

2. y2dx+(x+1)dy=0 并求满足初始条件:x=0,y=1的特解。 解:y2dx=-(x+1)dy

dy1y2dy=-x?1dx 两边积分: -

1y=-ln|x+1|+ln|c| y=1ln|c(x?1)|

另外y=0,x=-1也是原方程的解 x=0,y=1时 c=e 特解:y=

1ln|c(x?1)|

dy1?y23.dx=xy?x3y

解:原方程为:dydx=1?y21yx?x3

1?y21ydy=x?x3dx 两边积分:x(1+x2)(1+y2)=cx2

4. (1+x)ydx+(1-y)xdy=0 解:原方程为:

1?yx?1ydy=-xdx

两边积分:ln|xy|+x-y=c

另外 x=0,y=0也是原方程的解。

5.(y+x)dy+(x-y)dx=0 解:原方程为:

1

dydx=-x?yx?y

ydydux=u 则dx=u+xdx 代入有:

-u?11u2?1du=xdx

ln(u2+1)x2=c-2arctgu 即 ln(y2+x2)=c-2arctgyx2. 6. x

dy-y+x2?y2dx=0 解:原方程为:

dydx=yx+|x|x-1?(y2x)

则令

ydyx=u dudx=u+ xdx

1 du=sgnx

11?u2xdx arcsin

yx=sgnx ln|x|+c 7. tgydx-ctgxdy=0 解:原方程为:

dytgy=dxctgx 两边积分:ln|siny|=-ln|cosx|-ln|c| siny=

1cccosx=cosx 另外y=0也是原方程的解,而c=0时,y=0.

所以原方程的通解为sinycosx=c. y2?3x8

dyedx+y=0

dyey2 解:原方程为:dx=3xye

2 e

3x-3e

?y2=c.

9.x(lnx-lny)dy-ydx=0 解:原方程为:

dyyydx=xlnx 令yx=u ,则dydudx=u+ xdx

2

u+ x

dudx=ulnu ln(lnu-1)=-ln|cx| 1+ln

yx=cy. 10.

dydx=ex?y 解:原方程为:

dyx?dx=eey ey=cex

11

dy=(x+y)2dx 解:令x+y=u,则

dydudx=dx-1 du2dx-1=u 11?u2du=dx arctgu=x+c

arctg(x+y)=x+c

12.

dydx=1(x?y)2 解:令x+y=u,则dydx=dudx-1

du1dx-1=u2 u-arctgu=x+c y-arctg(x+y)=c. 13.

dy2x?y?1dx=x?2y?1 解: 原方程为:(x-2y+1)dy=(2x-y+1)dx xdy+ydx-(2y-1)dy-(2x+1)dx=0 dxy-d(y2-y)-dx2+x=c xy-y2+y-x2-x=c

14:

dyxdx=?y?5x?y?2 解:原方程为:(x-y-2)dy=(x-y+5)dx xdy+ydx-(y+2)dy-(x+5)dx=0 dxy-d(

12y2+2y)-d(122x+5x)=0

3

y2+4y+x2+10x-2xy=c.

15: dydx=(x+1) 2+(4y+1) 2+8xy?1 解:原方程为:dydx=(x+4y)2+3

令x+4y=u 则dy1dudx=4dx-14

1du14dx-4=u2+3 dudx=4 u2+13 u=32tg(6x+c)-1 tg(6x+c)=23(x+4y+1).

16:证明方程

xdyydx=f(xy),经变换xy=u可化为变量分离方程,并由此求下列方程:1) y(1+x2y2)dx=xdy

2) xdy2?x2 y2 ydx=2-x2y2

证明: 令xy=u,则xdydudx+y=dx 则dy1duudx=xdx-x2,有:

xduudx=f(u)+1

1u(f(u)?1)du=1xdx

所以原方程可化为变量分离方程。

1) 令xy=u 则

dydx=1duuxdx-x2 (1) 原方程可化为:dyy2dx=x[1+(xy)] (2)

将1代入2式有:1duxdx-uu2x2=x(1+u)

u=u2?2+cx

17.求一曲线,使它的切线坐标轴间的部分初切点分成相等的部分。

解:设(x +y )为所求曲线上任意一点,则切线方程为:y=y’(x- x )+ y 则与x轴,y轴交点分别为:

4

x= xy00 -

y' y= y0 - x0 y’ 则 x=2 xy00 = x0 -

y' 所以 xy=c 18.求曲线上任意一点切线与该点的向径夹角为0的曲线方程,其中? =

?4 。 解:由题意得:y’=

y11x ydy=x dx

ln|y|=ln|xc| y=cx. ? =

?4 则y=tg?x 所以 c=1 y=x. 19.证明曲线上的切线的斜率与切点的横坐标成正比的曲线是抛物线。 证明:设(x,y)为所求曲线上的任意一点,则y’=kx 则:y=kx2 +c 即为所求。

常微分方程习题2.1 1.

dydx?2xy,并求满足初始条件:x=0,y=1的特解. 解:对原式进行变量分离得

12ydy?2xdx,两边同时积分得:lny?x2?c,即y?cex把x?0,y?1代入得2c?1,故它的特解为y?ex。

2.y2dx?(x?1)dy?0,并求满足初始条件:x=0,y=1的特解.

解:对原式进行变量分离得:

?1x?1dx?111y2dy,当y?0时,两边同时积分得;lnx?1?y?c,即y?c?lnx?1当y?0时显然也是原方程的解。当x?0,y?1时,代入式子得c?1,故特解是y?11?ln1?x。23

dy1?dx?yxy?x3y 解:原式可化为:

5

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