题目
13.方程y'=sqrt(y^2)-x^(2)+2( )奇解.A. 有一个B. 有无数个C. 只有两个D. 无
13.方程$y'=\sqrt{y^{2}-x^{2}}+2$( )奇解.
A. 有一个
B. 有无数个
C. 只有两个
D. 无
题目解答
答案
D. 无
解析
考查要点:本题主要考查微分方程奇解的存在性判断,涉及奇解的定义及求解方法。
解题核心思路:
- 奇解的定义:奇解是微分方程的解,但无法通过通解中的常数任意取值得到。
- 关键条件:若方程可写为 $F(x, y, y') = 0$,则奇解需同时满足 $F(x, y, p) = 0$ 和 $\frac{\partial F}{\partial p} = 0$(其中 $p = y'$)。
- 矛盾分析:通过代入条件,若出现矛盾,则说明无奇解。
破题关键点:
- 将原方程转化为 $F(x, y, p) = 0$ 形式,计算 $\frac{\partial F}{\partial p}$ 并分析解的存在性。
原方程为 $y' = \sqrt{y^2 - x^2} + 2$,令 $p = y'$,则方程可改写为:
$p = \sqrt{y^2 - x^2} + 2 \quad \Rightarrow \quad \sqrt{y^2 - x^2} = p - 2.$
两边平方得:
$y^2 - x^2 = (p - 2)^2. \quad (1)$
根据奇解的存在条件,需同时满足方程 $F(x, y, p) = y^2 - x^2 - (p - 2)^2 = 0$ 和 $\frac{\partial F}{\partial p} = 0$。计算偏导数:
$\frac{\partial F}{\partial p} = -2(p - 2) = 0 \quad \Rightarrow \quad p = 2.$
将 $p = 2$ 代入方程 (1):
$y^2 - x^2 = (2 - 2)^2 \quad \Rightarrow \quad y^2 = x^2 \quad \Rightarrow \quad y = \pm x.$
此时,$y = \pm x$ 对应的导数为 $p = \pm 1$,但根据条件 $p = 2$,出现矛盾。因此,不存在同时满足两个条件的解,即原方程无奇解。