题目
yy'' - (y')^2 = 1 是二阶可降阶的微分方程,降阶方法是令()A. y'' = P(x)B. (y')^2 = P(x)C. y' = P(y)D. y' = P(x)
$yy'' - (y')^2 = 1$ 是二阶可降阶的微分方程,降阶方法是令()
A. $y'' = P(x)$
B. $(y')^2 = P(x)$
C. $y' = P(y)$
D. $y' = P(x)$
题目解答
答案
C. $y' = P(y)$
解析
本题考查二阶可降阶微分方程的降阶方法。对于形如$y y'' - (y')^2 = 1$的二阶微分方程,其特点是方程中不显含自变量$x$,对于这类方程,我们通常采用令$y' = P(y)$的方法进行降阶。
下面详细说明为什么采用这种方法:
- 首先,根据复合函数求导法则,对$y'$关于$x$求导,因为$y'$是关于$y$的函数,而$y$又是关于$x$的函数,所以$y''=\frac{d(y')}{dx}=\frac{dP}{dx}$。
- 由复合函数求导公式$\frac{dP}{dx}=\frac{dP}{dy}\cdot\frac{dy}{dx}$,又因为$\frac{dy}{dx}=y' = P(y)$,所以$y'' = P\frac{dP}{dy}$。
- 将$y' = P(y)$和$y'' = P\frac{dP}{dy}$代入原方程$y y'' - (y')^2 = 1$中,原方程就可以转化为只含有$y$和$P$的一阶微分方程,从而实现降阶。
而选项A,令$y'' = P(x)$,无法将原方程转化为一阶方程;选项B,令$(y')^2 = P(x)$,同样不能有效降阶;选项D,令$y' = P(x)$,对于不显含$x$的方程,不能达到降阶的目的。