求解微分方程初值的问题

2022-04-15 社会 160阅读
1.求微分方程xy'-3y+x⁴=0满足初始条件y(1)=2的特解。
解:先求齐次方程xy'-3y=0的通解:
分离变量得dy/y=(3/x)dx;
积分之得lny=3lnx+lnC'=ln(C'x³);
故得y=C'x³;把C'换成为x的函数u,得y=ux³..........(1)
将(1)对x取导数得dy/dx=3x²u+x³(du/dx).............(2)
将(1)和(2)代入原方程得x[3x²u+x³(du/dx)]-3ux³+x⁴=0
化简得x⁴(du/dx)+x⁴=x⁴(du/dx+1)=0
因为x≠0,故必有du/dx+1=0,即有du=-dx,故u=-x+C
代入(1)式即得原方程的通解为y=(-x+C)x³=-x⁴+Cx³
将初始条件y(1)=2代入得2=-1+C,故得C=3;
于是得原方程的特解为y=-x⁴+3x³.
(未完,待续,请别中断答题程序)
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