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数学
题目

(6) C是任意常数,则微分方程y^prime=3y^(2)/(3)的一个特解是().A. y=(x+2)^3B. y=x^3+1C. y=(x+C.)^3D. y=C(x+1)^3

(6) C是任意常数,则微分方程$y^{\prime}=3y^{\frac{2}{3}}$的一个特解是().

A. $y=(x+2)^{3}$

B. $y=x^{3}+1$

C. $y=(x+C.)^{3}$

D. $y=C(x+1)^{3}$

题目解答

答案

A. $y=(x+2)^{3}$

解析

考查要点:本题主要考查可分离变量微分方程的解法,以及特解与通解的区别。

解题核心思路:

  1. 分离变量:将方程改写为关于$y$和$x$的分离形式,分别积分求解通解。
  2. 特解与通解的辨析:通解包含任意常数,而特解是通解中确定常数后的具体解。
  3. 选项验证:将选项代入原方程,判断是否满足。

破题关键点:

  • 分离变量法是解题的核心步骤,需正确进行积分运算。
  • 特解的定义要求常数被具体确定,而非保留任意常数。

步骤1:分离变量
原方程 $y' = 3y^{\frac{2}{3}}$ 可改写为:
$y^{-\frac{2}{3}} \, dy = 3 \, dx$

步骤2:积分求通解
对两边分别积分:
$\int y^{-\frac{2}{3}} \, dy = \int 3 \, dx$
计算得:
$3y^{\frac{1}{3}} = 3x + C \quad \implies \quad y = (x + C)^3$
其中$C$为任意常数,即通解为 $y = (x + C)^3$。

步骤3:分析选项

  • 选项A:$y = (x + 2)^3$ 对应$C = 2$,是通解中的特例,满足方程。
  • 选项B:$y = x^3 + 1$,代入后$y' = 3x^2$,而右边为$3(x^3 + 1)^{\frac{2}{3}}$,两者不相等。
  • 选项C:$y = (x + C)^3$ 是通解,而非特解。
  • 选项D:$y = C(x + 1)^3$,代入后$y' = 3C(x + 1)^2$,右边为$3[C(x + 1)^3]^{\frac{2}{3}} = 3C^{\frac{2}{3}}(x + 1)^2$,仅当$C = 1$时成立,但题目中$C$为任意常数,故不满足。

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