Уравнение с разделяющимися переменными

у' = f ₁(x)× f ₂(y).

Решение.

dy/dx = f ₁(x)× f ₂(y) |× dx / f ₂(y), f ₂(y) ≠ 0,

dy/ f ₂(y) = f ₁(x)× dx,

общее решение (общий интеграл) уравнения.

Случай f ₂(y) = 0 рассматривается с помощью подстановки в исходное уравнение.

Пример 2.11. Решить уравнение

Решение.

dy/dx = у ² сosx |× dx / у ², у ≠ 0,

dy / у ² = cosxdx,

–1/ y = sinx + C,

y = –1/(sinx + C) – общее решение.

Рассмотрим случай у = 0.

Подставляя в исходное уравнение у = 0, получаем:

0' = 0² cosx, 0 = 0 – верно Þ у = 0 – решение уравнения.

Это решение не может быть получено как частное решение общего решения ни при каком значении С.

Ответ: y = –1/(sinx + C), у = 0.

2.81. Решить уравнения:

1) 2) 3)

4) 5) 6)

7) 8)

2. Однородные уравнения 1-го порядка

Уравнения решают с помощью замены

После подстановки z и в исходное уравнение получается уравнение с разделяющимися переменными (см. п. 1).

2.82. Решить уравнения:

1) 2) 3)

4) 5)

6)

3. Линейные уравнения 1-го порядка

у ' + p (x)× y = f (x),

где p (x), f (x) – непрерывные функции.

Пример 2.12. Решить уравнение у ' + xy = x.

Решение.

Пусть тогда и уравнение принимает вид

Группируя первое и третье слагаемые, получаем

Равенство будет верным, если

Найдем частное решение первого уравнения системы:

Подставим полученное решение во второе уравнение системы и найдем его общее решение:

C помощью замены получаем общее решение:

Подставляя найденные решения и в равенство получаем решение исходного уравнения:

Ответ:

Задача Коши для уравнения 1-го порядка имеет вид

Пример 2. 13.

Решить задачу Коши

Решение.

Найдем общее решение уравнения :

dy / dx = х ² у |× dx/у, у ≠ 0,

dy / у = x ² dx,

ln| y | = х ³ /3 + С.

Подставим в это решение х = 2 и у = 1 (см. условие у (2) = 1):

ln|1| = 2³ /3 + С,

0 = 8/3 + С Þ С = – 8/3.

Подставляя это значение в общее решение, получаем

Ответ: ln|y| = (х³ – 8)/3.

2.83. Решить уравнение или задачу Коши:

1) 2)

3) 4)

5) 6)

7) 8)

4. Линейные однородные уравнения 2-го порядка