题目
求下列微分方程的通解: '+y=(x)^2+3x+2;
求下列微分方程的通解:
;
题目解答
答案
将方程改写成
,则


.
解析
考查要点:本题主要考查一阶线性微分方程的解法,需要掌握标准形式的转化、积分因子的计算以及积分求解的步骤。
解题核心思路:
- 整理方程:将原方程改写为标准形式$y' + P(x)y = Q(x)$;
- 计算积分因子:$\mu(x) = \exp\left(\int P(x) \, dx\right)$;
- 方程两边同乘积分因子,将方程转化为全微分形式;
- 积分求解,得到通解。
破题关键点:
- 正确识别方程类型,确认为一阶线性微分方程;
- 准确计算积分因子,注意积分时的变量处理;
- 积分过程中对多项式项的逐项积分。
将原方程$xy' + y = x^2 + 3x + 2$整理为标准形式:
$y' + \frac{1}{x}y = x + 3 + \frac{2}{x}$
步骤1:计算积分因子
积分因子为:
$\mu(x) = \exp\left(\int \frac{1}{x} \, dx\right) = \exp(\ln|x|) = x$
步骤2:方程两边同乘积分因子
原方程变为:
$x \cdot y' + y = x^2 + 3x + 2 \quad \Rightarrow \quad \frac{d}{dx}(x y) = x^2 + 3x + 2$
步骤3:积分求解
对等式两边积分:
$x y = \int (x^2 + 3x + 2) \, dx = \frac{x^3}{3} + \frac{3x^2}{2} + 2x + C$
步骤4:整理通解
两边除以$x$:
$y = \frac{1}{x}\left(\frac{x^3}{3} + \frac{3x^2}{2} + 2x + C\right) = \frac{x^2}{3} + \frac{3x}{2} + 2 + \frac{C}{x}$