题目
求下列微分方程的通解:求下列微分方程的通解:


题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查一阶线性微分方程的解法,需要将原方程转化为标准形式后,利用积分因子法求解。
解题核心思路:
- 变量交换:将原方程中的自变量和因变量互换,将方程整理为关于$x$的线性微分方程。
- 积分因子法:通过构造积分因子,将方程转化为可直接积分的形式,最终求得通解。
破题关键点:
- 识别方程类型:原方程通过整理可转化为线性微分方程的形式。
- 正确构造积分因子:根据方程中的系数确定积分因子,并完成积分运算。
将原方程改写为关于$\dfrac{dx}{dy}$的形式:
$(y^2 -6x)\dfrac{dy}{dx} +2y=0 \implies \dfrac{dx}{dy} - \dfrac{3}{y}x = -\dfrac{y}{2}$
此时方程为一阶线性微分方程,标准形式为:
$\dfrac{dx}{dy} + P(y)x = Q(y)$
其中,$P(y) = -\dfrac{3}{y}$,$Q(y) = -\dfrac{y}{2}$。
步骤1:计算积分因子
积分因子为:
$\mu(y) = e^{\int P(y) dy} = e^{\int -\dfrac{3}{y} dy} = e^{-3\ln y} = y^{-3}$
步骤2:方程两边乘以积分因子
$y^{-3} \dfrac{dx}{dy} - 3y^{-4}x = -\dfrac{y^{-2}}{2}$
左边可化简为:
$\dfrac{d}{dy}\left( x \cdot y^{-3} \right) = -\dfrac{y^{-2}}{2}$
步骤3:积分求解
对两边积分:
$x \cdot y^{-3} = \int -\dfrac{y^{-2}}{2} dy + C = \dfrac{1}{2y} + C$
整理得通解:
$x = y^3 \left( \dfrac{1}{2y} + C \right) = \dfrac{y^2}{2} + C y^3$