题目
微分方程y'-xy^2=x的通解为()A. ln(1+x^2)-(y^2)/(2)=CB. ln(1+y^2)-(x^2)/(2)=CC. arctan y-(x^2)/(2)=CD. arctan x-(y^2)/(2)=C
微分方程$y'-xy^2=x$的通解为()
A. $\ln(1+x^2)-\frac{y^2}{2}=C$
B. $\ln(1+y^2)-\frac{x^2}{2}=C$
C. $\arctan y-\frac{x^2}{2}=C$
D. $\arctan x-\frac{y^2}{2}=C$
题目解答
答案
C. $\arctan y-\frac{x^2}{2}=C$
解析
本题考查可分离变量的微分方程的求解。解题思路是先将给定的微分方程进行变形,把含有$y$的项和$dy$放在等式一边,含有$x$的项和$dx$放在等式另一边,实现变量分离,然后对等式两边分别进行积分,最后整理得到通解。
- 变形方程:
已知微分方程$y' - xy^2 = x$,因为$y'=\frac{dy}{dx}$,所以原方程可改写为$\frac{dy}{dx}=x(1 + y^2)$。 - 分离变量:
将上式变形为$\frac{dy}{1 + y^2} = x \, dx$,此时方程左边只含有$y$及其微分$dy$,右边只含有$x$及其微分$dx$。 - 两边积分:
对分离变量后的等式两边分别积分,即$\int \frac{dy}{1 + y^2} = \int x \, dx$。
根据积分公式$\int \frac{1}{1 + y^2}dy=\arctan y+C_1$,$\int xdx=\frac{1}{2}x^2+C_2$($C_1,C_2$为常数),可得$\arctan y = \frac{x^2}{2} + C$($C = C_2 - C_1$为任意常数)。 - 整理通解:
将上式移项整理得通解$\arctan y - \frac{x^2}{2} = C$。