x*y039;+y=x^3помогите решить дифференциальные уравнения первого порядка.

X*y'+y=x^3
помогите решить дифференциальные уравнения первого порядка.

Задать свой вопрос
1 ответ
Для удобства поделим левую и правую доли дифференциального уравнения на x:
   y'+ \fracyx =x^2
Систематизация: Дифференциальное уравнение первого порядка, разрешенной относительно производной, линейное неоднородное.

Данное дифференциальное уравнение можно решить 2-мя методами. 1-ое это метод Бернулли, а второе - способ Лагранжа. Приведу эти методы вкупе. 

Способ Бернулли.

Введём замену переменных y=uv, тогда по правилу дифференцирования 2-ух функций: y'=u'v+uv'. Получим:

u'v+uv'+ \fracuvx=x^2
u'v+u(v'+\fracvx)=x^2

Это решение состоит из 2-ух шагов: 1) это принять 2-ое слагаемое одинаковым 0; 
v'+\fracvx=0 - дифференциальное уравнение с разделяющимися переменными.
 \dfracdvv \displaystyle=- \fracdxx ;\Rightarrow \int \fracdvv=-\int \fracdxx  ;\Rightarrow \lnv=-\lnx
     откуда получаем v= \frac1x

Так как 2-ое слагаемое приравнивается нулю, то подставив найденную функцию v(x) в уравнение, получим

u'\cdot \frac1x =x^2\\ \\ u'=x^3\\ \\ u=\displaystyle \int x^3dx= \fracx^44 +C

Тогда, осуществив оборотную замену, общее решение данного ДУ:

      y=\bigg(\displaystyle \fracx^44 +C\bigg)\cdot \frac1x =\fracx^34 + \fracCx

Метод Лагранжа.
Найдем поначалу общее решение подходящего однородного уравнения:
  y'+ \fracyx =0 - уравнение с разделяющимися переменными.

Деля переменные и проинтегрировав, получим общее решение однородного уравнения:
\displaystyle \int \fracdyy =-\int \fracdxx ;\Rightarrow y= \fracCx

Примем константу за функцию, т.е. C=C(x) и имеем y= \dfracC(x)x
Тогда дифференцируя по правилу частности 2-ух функций, получим
 y'=\dfracxC'(x)-C(x)x^2

И тогда, подставив эти данные в начальное уравнение, получаем

\dfracxC'(x)-C(x)x^2 + \dfracC(x)x^2 =x^2\\ \\ \\ C'(x)=x^3;\Rightarrow C(x)=\displaystyle \int x^3dx= \fracx^44+C_1

И, возвратясь к обратной замене, получаем общее решение линейного неоднородного уравнения:
       y=\displaystyle \frac\fracx^44+C_1 x = \fracx^34+ \fracC_1x
, оставишь ответ?
Имя:*
E-Mail:


Последние вопросы
Рассматривая литературный язык как сложное взаимодействие книжного языка и разговорного,В.И.Чернышёв горячо

Разные вопросы.

Арабы входят в __________________ групп народов. Местом расселения арабов с незапамятных

Разные вопросы.

Грузовой автомобиль марки краз за одну поездку может доставить 7.500 кирпичей

Математика.

Определить предложения какие они по цели высказывания и по интонации

Русский язык.

"Три толстяка" Называли эту площадь Площадью Звезды последующей причине.

Русский язык.

на одной грядке коротышки посадили 3 ряда морковок по 8 штук

Разные вопросы.

эссе на тему какое образование дается в каждой семье

Қазақ тiлi.

Put the verb in brackets into the Present Indefinite. 1The Volga ,

Английский язык.

Сколько стоит коктейль молочный? Точную цену надо?

Математика.

Составить рассказ Из чего складывался культ монарха помазанника Божьего?

История.

Добро пожаловать!

Для того чтобы стать полноценным пользователем нашего портала, вам необходимо пройти регистрацию.
Зарегистрироваться
Создайте собственную учетную запить!

Пройти регистрацию
Авторизоваться
Уже зарегистрированны? А ну-ка живо авторизуйтесь!

Войти на сайт