题目
(4) '-xy'=a((y)^2+y') ,

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查一阶常微分方程的解法,特别是可分离变量方程的识别与求解能力。关键在于通过代数变形将方程转化为标准形式,进而分离变量并积分。
解题思路:
- 整理方程:将原方程中的$y'$项提取并移项,消去公共因子,得到关于$\frac{dy}{dx}$的表达式。
- 分离变量:将方程改写为仅含$y$的项和仅含$x$的项相乘的形式,便于两边积分。
- 积分求解:对分离后的变量分别积分,注意积分常数的引入,最终整理得到通解。
方程整理与变量分离
原方程:
$y' - x y' = a(y^2 + y')$
-
提取公共因子$y'$:
$y'(1 - x) = a(y^2 + y')$ -
移项整理:
将方程改写为:
$y'(1 - x - a) = a y^2$
进一步分离$\frac{dy}{dx}$:
$\frac{dy}{dx} = \frac{a y^2}{1 - a - x}$ -
分离变量:
将方程改写为:
$\frac{1}{y^2} dy = \frac{a}{1 - a - x} dx$
积分求解
-
对$y$积分:
$\int \frac{1}{y^2} dy = \int y^{-2} dy = -\frac{1}{y} + C_1$ -
对$x$积分:
$\int \frac{a}{1 - a - x} dx = -a \ln |1 - a - x| + C_2$ -
合并结果:
联立积分结果并整理:
$-\frac{1}{y} = -a \ln (1 - a - x) + C$
(注:积分常数合并为$C$,且假设$1 - a - x > 0$以省略绝对值) -
通解表达:
移项得:
$y = \frac{1}{a \ln (1 - a - x) + C}$