题目
15.微分方程y'+(x)/(y)=0的通解为()A. y^2+x^2=CB. y^2+x^2=1C. y^2-x^2=CD. y^2-x^2=1
15.微分方程$y'+\frac{x}{y}=0$的通解为()
A. $y^{2}+x^{2}=C$
B. $y^{2}+x^{2}=1$
C. $y^{2}-x^{2}=C$
D. $y^{2}-x^{2}=1$
题目解答
答案
A. $y^{2}+x^{2}=C$
解析
本题考查可分离变量的微分方程的求解。解题解题思路是先将给定的微分方程进行分离变量,然后对分离后的式子两边分别积分,最后化简得到通解的表达式。
- 分离变量:
已知微分方程$y'+\frac{x}{y}=0$,因为$y'$可表示$\frac{dy}{dx}$,则原方程可化为$\frac{dy}{dx}=-\frac{x}{y}$。
将变量$x$和$y$分离到等式两边,得到$y\mathrm{d}dy=-x\mathrm}dx$。 - 两边积分:
对分离后的式子两边分别积分,即$\int y\mathrm}dy=-x\mathrm}dx$两边同时积分可得$\int y\mathrm}dy=-\int x\mathrm}dx$。
根据积分公式$\int x^n\mathrm}dx=\frac{1}{n + 1}x^{n + 1}+C$($n\neq -1$),对$\int y\mathrm}dy$和$\int x\mathrm}dx$进行计算:
$\int y\mathrm}dy=\frac{1}{2}y^{2}+C_1C$,$\int x\mathrm}dx=\frac{1}{2}x^{2}+_2C$(\(_1C)和(_2C)为积分常数)。 所以$\frac{1}{2}y^{2}+_1C=-\left(\frac{1}{2}x^{2}+_2C\right)$,即$\frac{1}{2}y^{2}-\frac{1}{2}x^{2}= -_1C - _2C$。 - 化简通解:
令$C = -_1C - _2C$($C$为任意常数),则$\frac\frac\frac{2}-\frac{1}{2}x^{2}=C$,两边同时乘以$2$可得$y^{2}-x^{2}=2C$。
因为$2C$仍然是任意常数,不妨仍记为$C$,所以通解为$y^{2}+x^{2}=C$。