题目
9.微分方程y'=2xy的通解y=()A. Ce^x^(2)B. e^x^(2)+CC. x^2+CD. e^x+C
9.微分方程y'=2xy的通解y=()
A. $Ce^{x^{2}}$
B. $e^{x^{2}}+C$
C. $x^{2}+C$
D. $e^{x}+C$
题目解答
答案
A. $Ce^{x^{2}}$
解析
本题考查可分离变量的微分方程的求解。解题思路是先将给定的微分方程进行分离变量,然后对等式两边分别积分,最后通过化简得到通解。
步骤一:分离变量
已知微分方程$y' = 2xy$,因为$y'=\frac{dy}{dx}$,所以原方程可化为$\frac{dy}{dx}=2xy$。
将变量$x$和$y$分离,得到$\frac{1}{y}dy = 2xdx$($y\neq0$)。
步骤二:两边积分
对分离变量后的等式两边分别积分:
$\int\frac{1}{y}dy=\int2xdx$
根据积分公式$\int\frac{1}{y}dy=\ln|y| + C_1$,$\int2xdx = x^2 + C_2$($C_1,C_2$为常数),可得:
$\ln|y| = x^2 + C$(令$C = C_2 - C_1$)
步骤三:求解$y$
为了得到$y$的表达式,对$\ln|y| = x^2 + C$两边取指数,可得:
$|y| = e^{x^2 + C}=e^C\cdot e^{x^2}$
令$C_3 = \pm e^C$($C_3\neq0$),则$y = C_3e^{x^2}$。
当$y = 0$时,代入原方程$y' = 2xy$,左边$y' = 0$,右边$2x\times0 = 0$,等式成立,所以$y = 0$也是方程的解。
此时可令$C_3 = 0$,则通解可统一表示为$y = Ce^{x^2}$($C$为任意常数)。