题目
11. (5.0分) 若微分方程(dy)/(dx)=y^2,且初始条件y(0)=1,求方程的特解。A. y=(1)/(1-x)B. y=e^xC. y=(1)/(x-1)D. y=(1)/(x+1)
11. (5.0分) 若微分方程$\frac{dy}{dx}=y^{2}$,且初始条件y(0)=1,求方程的特解。
A. $y=\frac{1}{1-x}$
B. $y=e^{x}$
C. $y=\frac{1}{x-1}$
D. $y=\frac{1}{x+1}$
题目解答
答案
A. $y=\frac{1}{1-x}$
解析
本题考查可分离变量的微分方程的求解以及特解的确定。解题思路是先将给定的微分方程进行分离变量,然后两边分别积分求出通解,最后代入初始条件求出特解。
- 分离变量:
已知微分方程$\frac{dy}{dx}=y^{2}$,将其变形为$\frac{1}{y^{2}}dy = dx$。 - 两边积分:
对$\frac{1}{y^{2}}dy = dx$两边分别积分,根据积分公式$\int x^n dx=\frac{x^{n + 1}}{n + 1}+C(n\neq -1)$,可得:
$\int \frac{1}{y^{2}}dy=\int dx$
$\int y^{-2}dy=\int dx$
$\frac{y^{-2 + 1}}{-2 + 1}=x + C$
$-\frac{1}{y}=x + C$ - 求通解:
由$-\frac{1}{y}=x + C$,解出$y$,得到通解$y = -\frac{1}{x + C}$。 - 代入初始条件求特解:
已知初始条件$y(0)=1$,将$x = 0$,$y = 1$代入通解$y = -\frac{1}{x + C}$中,可得:
$1 = -\frac{1}{0 + C}$
$C = -1$
将$C = -1$代入通解$y = -\frac{1}{x + C}$,得到特解$y = \frac{1}{1 - x}$。