题目
(3) 'sin x=yln y ,|x=dfrac (pi )(2)=e;

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查可分离变量微分方程的解法,以及利用初始条件确定特解的能力。
解题核心思路:
- 分离变量:将方程中的$y$项与$x$项分别移到等式两边,转化为两个变量的积分形式。
- 积分求解:对两边分别积分,注意积分时的换元技巧。
- 代入初始条件:确定积分常数,最终得到特解。
破题关键点:
- 识别方程类型:方程可变形为$\frac{dy}{dx} \cdot \sin x = y \ln y$,属于可分离变量方程。
- 正确分离变量:将$\frac{1}{y \ln y} dy$与$\frac{1}{\sin x} dx$分别置于等式两边。
- 积分技巧:左边需用换元法,右边需记忆$\int \frac{1}{\sin x} dx$的标准结果。
步骤1:分离变量
原方程变形为:
$\frac{1}{y \ln y} dy = \frac{1}{\sin x} dx$
步骤2:积分求解
- 左边积分:令$u = \ln y$,则$du = \frac{1}{y} dy$,得:
$\int \frac{1}{u} du = \ln | \ln y | + C_1$ - 右边积分:利用标准积分公式$\int \frac{1}{\sin x} dx = \ln | \tan \frac{x}{2} | + C_2$,得:
$\ln | \tan \frac{x}{2} | + C_2$ - 合并结果:
$\ln (\ln y) = \ln (\tan \frac{x}{2}) + C$
(合并常数为$C = C_2 - C_1$)
步骤3:代入初始条件
当$x = \frac{\pi}{2}$时,$y = e$:
$\ln (\ln e) = \ln (\tan \frac{\pi}{4}) + C \implies \ln 1 = \ln 1 + C \implies C = 0$
步骤4:整理方程
消去对数得:
$\ln y = \tan \frac{x}{2} \implies y = e^{\tan \frac{x}{2}}$