题目
关于方程(dy)/(dx)=(y)/(x-sqrt(xy))下列叙述正确的是()。 A 齐次方程 B 有积分因子(1)/(ysqrt(xy)) C 可化为变量分离的方程 D 关于x的伯努利方程
关于方程$\frac{dy}{dx}=\frac{y}{x-\sqrt{xy}}$下列叙述正确的是()。
A 齐次方程
B 有积分因子$\frac{1}{y\sqrt{xy}}$
C 可化为变量分离的方程
D 关于x的伯努利方程
题目解答
答案
为了确定关于方程$\frac{dy}{dx} = \frac{y}{x - \sqrt{xy}}$的正确叙述,让我们逐步分析每个选项。
### 选项A:齐次方程
如果微分方程可以写成$\frac{dy}{dx} = f\left(\frac{y}{x}\right)$的形式,其中$f$是一个函数,那么它是一个齐次方程。让我们将给定的方程重写为:
\[
\frac{dy}{dx} = \frac{y}{x - \sqrt{xy}}
\]
我们可以从分母中提取出$x$:
\[
\frac{dy}{dx} = \frac{y}{x(1 - \sqrt{\frac{y}{x}})}
\]
设$v = \frac{y}{x}$。那么$y = vx$,方程变为:
\[
\frac{dy}{dx} = \frac{vx}{x(1 - \sqrt{v})} = \frac{v}{1 - \sqrt{v}}
\]
由于方程可以写成$\frac{dy}{dx} = f\left(\frac{y}{x}\right)$的形式,它是一个齐次方程。因此,选项A是正确的。
### 选项B:有积分因子$\frac{1}{y\sqrt{xy}}$
为了检查$\frac{1}{y\sqrt{xy}}$是否是积分因子,我们需要将方程重写为微分形式:
\[
\frac{dy}{dx} = \frac{y}{x - \sqrt{xy}} \implies (x - \sqrt{xy}) dy - y dx = 0
\]
设$M = -y$和$N = x - \sqrt{xy}$。如果存在一个函数$\mu$使得$\mu M dx + \mu N dy$是精确的,那么$\mu$是一个积分因子。精确的条件是:
\[
\frac{\partial}{\partial y}(\mu M) = \frac{\partial}{\partial x}(\mu N)
\]
让我们尝试$\mu = \frac{1}{y\sqrt{xy}}$:
\[
\mu M = \frac{-y}{y\sqrt{xy}} = \frac{-1}{\sqrt{xy}}, \quad \mu N = \frac{x - \sqrt{xy}}{y\sqrt{xy}} = \frac{x}{y\sqrt{xy}} - \frac{1}{y} = \frac{\sqrt{x}}{y\sqrt{y}} - \frac{1}{y} = \frac{\sqrt{x}}{y^{3/2}} - \frac{1}{y}
\]
现在,我们计算偏导数:
\[
\frac{\partial}{\partial y}(\mu M) = \frac{\partial}{\partial y}\left(\frac{-1}{\sqrt{xy}}\right) = \frac{x}{2(xy)^{3/2}} = \frac{1}{2y\sqrt{xy}}
\]
\[
\frac{\partial}{\partial x}(\mu N) = \frac{\partial}{\partial x}\left(\frac{\sqrt{x}}{y^{3/2}} - \frac{1}{y}\right) = \frac{1}{2y^{3/2}\sqrt{x}} = \frac{1}{2y\sqrt{xy}}
\]
由于$\frac{\partial}{\partial y}(\mu M) = \frac{\partial}{\partial x}(\mu N)$,$\mu = \frac{1}{y\sqrt{xy}}$是一个积分因子。因此,选项B是正确的。
### 选项C:可化为变量分离的方程
我们已经证明方程是齐次的,可以通过代换$v = \frac{y}{x}$化为变量分离的方程。因此,选项C是正确的。
### 选项D:关于x的伯努利方程
关于$x$的伯努利方程的形式是$\frac{dx}{dy} + P(y)x = Q(y)x^n$。将给定的方程重写为:
\[
\frac{dx}{dy} = \frac{x - \sqrt{xy}}{y}
\]
这可以写成:
\[
\frac{dx}{dy} - \frac{x}{y} = -\frac{\sqrt{xy}}{y}
\]
设$u = \sqrt{x}$,那么$x = u^2$和$\frac{dx}{dy} = 2u \frac{du}{dy}$。代入方程,我们得到:
\[
2u \frac{du}{dy} - \frac{u^2}{y} = -\frac{u\sqrt{y}}{y}
\]
除以$u$:
\[
2 \frac{du}{dy} - \frac{u}{y} = -\frac{\sqrt{y}}{y}
\]
这是一个关于$u$的线性方程,不是伯努利方程。因此,选项D是不正确的。
由于选项A、B和C是正确的,但只有一个选项可以被选择,我们需要根据问题的上下文选择最合适的答案。通常,问题会要求最直接或最常见形式的解,所以最合适的答案是:
\boxed{A}
然而,由于问题要求“正确”叙述,且多个选项似乎正确,可能需要进一步的上下文或具体指示。根据问题的约束和提供的选项,最直接的正确答案是:
\boxed{A}