满足初始条件(0)=2的特解为: y=0-子1-0+ 说明:对线性微分方程y+P(x)y=Q(x,除以上两种基本解法外,可以验证它具有积分因子, 因此线性微分方程也可转化成全微分方程求解。 例小、求额分方程广2n一的解 分析:粗看本题,它既不能分离变量,又不是齐次,也不是线性方程,似乎无从入手,其困难 在于分母由三项组成。但如果将分子分母交换位性,将方程化为: -广+2y-即:+-2x=1 1w2 dy y2 这样把原方程化为以y为自变量,而以×为函数的线性微分方程。 解:根据线性方程的解法有 ∫2 2 dy+c -+o 本题也可用常数变易法求解: 例5求可微函数)使曲线积分()-+px边=0,其中e为第一象限内 且过点(1、)的任意闭曲线。 分析由题设条件知,曲线积分(在第一象限内)与积分路径无关,因此架-票 可得函数x)所满足的微分方程。 解:由架-是,有0=-型即p)+p)=() 这是贝努利方程,令: :=p2(x) 方程可化为线性方程: 所:=e可-2+d小=r可-是+0
90 满足初始条件 y(0) = 2 的特解为: ln(1 ) 1] 1 1 (1 )[ + − + − = − x x y x 说明:对线性微分方程 y'+P(x) y = Q(x), 除以上两种基本解法外,可以验证它具有积分因子, 因此线性微分方程也可转化成全微分方程求解。 例 4、求微分方程 y xy x y y + − = 2 ' 2 2 的解 分析:粗看本题,它既不能分离变量,又不是齐次,也不是线性方程,似乎无从入手,其困难 在于分母由三项组成。但如果将分子分母交换位置,将方程化为: 2 2 2 y y xy x dy dx + − = 即: 1 1 2 2 = − + x y y dy dx 这样把原方程化为以 y 为自变量,而以 x 为函数的线性微分方程。 解:根据线性方程的解法有 + = − − − x e e dy c dy y y dy y y 2 2 1 2 1 2 = ( ) 1 1 2 y e e c y y + − 本题也可用常数变易法求解: 例 5 求可微函数 (x) 使曲线积分 − + = c ydx x dy x x x ] ( ) 0 ( ) [ ( ) 3 ,其中 c 为第一象限内 且过点(1、 2 1 )的任意闭曲线。 分析 由题设条件知,曲线积分(在第一象限内)与积分路径无关,因此 y p x Q = 可得函数 (x) 所满足的微分方程。 解:由 y p x Q = ,有 x x x x ( ) '( ) ( ) 3 = − 即 ( ) ( ) 1 ( ) 3 x x x x + = 这是贝努利方程,令: ( ) 2 z x − = 方程可化为线性方程: 2 2 − x = − dx x dz 所以: ) 2 [ 2 ] ( 2 2 2 2 + = − + − = − dx c x z e e dx c x dx x dx x
=22+o)=2x+ex2由0=分得c2 故所求函数为: 向a2w方安 例6、设函数f(x)连续且满足方程:∫f0)d=x2+fx)试求fx) 解:将积分方程两边对x求导得:(x)=2x+(x) 即:(x)-xf(x)=-2x 这是一阶线性微分方程,其通解为: 2 -2we dd-e 2e)2+Ce 由f0)=0得c=-2,故所求函数为:fx)=21-e2) 说明:微分方程的初始条件0-0,通常由积分方程厂矿0d=x己+()来确定 例7:求微分方程:(esx+达+(-=0的通解。 y y y2 分折从方程的形式判断,它有可能是全微分方程至,令刀=+片Q=(分户之 贴包视分方楼件号- ,故可利用全微分方程的有关解法求其通解 解法1、在奖种连通说G内由于器器一月 表达式。+山+户 是笑看敌y游全微分,即红功a+h+产均
91 2 2 ) 2 2 ( c x cx x = x + = + 由 , 2 1 (1) = 得 C=2 故所求函数为: 2 2 2 1 2 1 2 2 ( ) ( ) 1 x x x x x x + = + = 或 例 6、设函数 f (x) 连续且满足方程: = + x tf t dt x f x 0 2 ( ) ( ) 试求 f (x) 解: 将积分方程两边对 x 求导得: xf (x) = 2x + f '(x) 即: f '(x) − xf (x) = −2x 这是一阶线性微分方程,其通解为: ( ) [ 2 ] 2 2 f x e xe dx c x xdx = − + − = (2 ) 2 2 2 2 e e c x x + − =2+ 2 2 x Ce 由 f (0) = 0得c = −2 ,故所求函数为: ( ) 2(1 ) 2 2 x f x = − e 说明:微分方程的初始条件 f(0)=0,通常由积分方程 = + x tf t dt x f x 0 2 ( ) ( ) 来确定 例 7:求微分方程: ) 0 1 ) ( 1 (cos 2 + + − dy = y x y dx y x 的通解。 分析:从方程的形式判断,它有可能是全微分方程型,令 ), 1 , ( 1 cos 2 y x y Q y p = x + = − 显然它满足全微分方程的充要条件 x Q y p = ,故可利用全微分方程的有关解法求其通解 解法 1、在某单连通域 G 内,由于 2 1 x y Q y p = − = 表达式: dy y x y dx y x ) 1 ) ( 1 (cos 2 + + − 是某函数 u(x,y)的全微分,即 dy y x y dx y du x y x ) 1 ) ( 1 ( , ) (cos 2 = + + −