Решить диффуры: 4x^2*y' = 4x^2+y^2

0 голосов
30 просмотров

Решить диффуры: 4x^2*y' = 4x^2+y^2


Математика (12 баллов) | 30 просмотров
Дан 1 ответ
0 голосов

Поделив обе части уравнения на x^2, получим
                    4y'=4+ \dfrac{y^2}{x^2}
Данное дифференциальное уравнение является однородным, введем замену:
                                              y=ux
Тогда по правилу дифференцирования произведения y'=u'x+u. Подставляя замену в уравнение, получим:
                4(u'x+u)=4+u^2\\ 4xu'=u^2-4u+4\\ 4x \dfrac{du}{dx}=(u-2)^2\\\\ \dfrac{du}{(u-2)^2} = \dfrac{dx}{4x}
Проинтегрируем обе части уравнения, получим
                 \displaystyle \int\limits\dfrac{du}{(u-2)^2} = \int\limits \frac{dx}{4x}\Rightarrow\,\, - \frac{1}{u-2} = \frac{1}{4} \ln|x|+\ln C
                                                    1=(2-u)\ln\bigg(C\times \sqrt[4]{|x|} \bigg)
Вернувшись к замене, получим
        \displaystyle1=\bigg(2- \frac{y}{x} \bigg)\ln \bigg(C\times \sqrt[4]{|x|}\bigg)\Rightarrow\,\, x=(2x-y)\ln\bigg(C\times \sqrt[4]{|x|}\bigg)
Нашли это общий интеграл, но можем выразить в явный вид:
         y\ln\bigg(C \times\sqrt[4]{|x|} \bigg)=2x\ln\bigg(C\times \sqrt[4]{|x|} \bigg)-x
                           y= \dfrac{2x\ln\bigg(C\times\sqrt[4]{|x|} \bigg)-x}{\ln\bigg(C\times \sqrt[4]{|x|} \bigg)} \Rightarrow\,\, y=2x- \dfrac{x}{\ln\bigg(C\times \sqrt[4]{|x|} \bigg)} .


Ответ  y=2x- \dfrac{x}{\ln\bigg(C\times \sqrt[4]{|x|} \bigg)} .