题目
2.求下列微分方程满足所给初值条件的特解:-|||-(1) '=(e)^2x-y, (|)_(x=0)=0;

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查可分离变量微分方程的解法,以及如何利用初始条件确定特解中的常数。
解题核心思路:
- 分离变量:将方程改写为仅含$y$的项和仅含$x$的项分别位于等式两边。
- 积分求解:对两边分别积分,得到通解表达式。
- 代入初始条件:通过给定的初始条件$y|_{x=0}=0$,确定积分常数,最终得到特解。
破题关键点:
- 正确分离变量:将$e^{2x-y}$拆分为$e^{2x} \cdot e^{-y}$,从而分离出$e^y dy$和$e^{2x} dx$。
- 积分时注意常数项:积分后需引入常数$C$,并通过初始条件确定其值。
步骤1:分离变量
原方程为:
$y' = e^{2x - y}$
将方程改写为:
$\frac{dy}{dx} = e^{2x} \cdot e^{-y}$
分离变量得:
$e^y \, dy = e^{2x} \, dx$
步骤2:积分求解
对两边分别积分:
$\int e^y \, dy = \int e^{2x} \, dx$
计算得:
$e^y = \frac{1}{2} e^{2x} + C$
(左边积分结果为$e^y$,右边积分结果为$\frac{1}{2}e^{2x}$,加上常数$C$)
步骤3:代入初始条件
当$x=0$时,$y=0$,代入上式:
$e^0 = \frac{1}{2} e^{0} + C \implies 1 = \frac{1}{2} \cdot 1 + C \implies C = \frac{1}{2}$
因此方程变为:
$e^y = \frac{1}{2} e^{2x} + \frac{1}{2} = \frac{e^{2x} + 1}{2}$
步骤4:解出$y$
对两边取自然对数:
$y = \ln \left( \frac{e^{2x} + 1}{2} \right)$