
ВУЗы и колледжи
Помогите решить дифференциальное уравнение

Данное дифференциальное уравнение является уравнением Бернулли. Для его решения можно воспользоваться следующим методом:
Поделим обе части уравнения на y^n:
dy/dx = xy^(-n) + y^(-n)
Сделаем замену переменной: z = y^(1-n)
Тогда y = z^(1/(1-n))
Найдем производную z по x:
dz/dx = (1-n)y^(-n)dy/dx = (1-n)x + (1-n)z
Подставим полученное выражение для dz/dx в уравнение, получившееся после замены переменной:
(1-n)xz' + (1-n)z = x
Решим полученное уравнение относительно z:
Получим линейное уравнение первого порядка: z' + (1/(1-n))xz = x/(1-n)
Используя метод интегрирующего множителя, найдем его:
mu(x) = exp(integral(1/(1-n)dx)) = exp(ln|x|/(1-n)) = |x|^(-1/(1-n))
Умножим обе части уравнения на mu(x):
|x|^(-1/(1-n))z' + x^(-n/(1-n))z = x^(-1/(1-n))
Применяем формулу интегрирующего множителя:
d/dx(|x|^(-1/(1-n))z) = x^(-1/(1-n))
Интегрируем обе части:
|x|^(-1/(1-n))z = (-1/(1/(1-n)))x^(1/(1-n)) + C
где C - произвольная постоянная.
Возвращаемся к исходной переменной y:
z = y^(1-n)
|x|^(-1/(1-n))y^(1-n) = (-1/(1/(1-n)))x^(1/(1-n)) + C
y = [(-1/(1/(1-n)))x^(1/(1-n)) + C]*|x|^((1-n)/(1-n))
y = C*|x|^((1-n)/(1-n)) - x^(1/(1-n))
Ответ: y = C*|x| + x^(-1/2), где С - произвольная постоянная.
Поделим обе части уравнения на y^n:
dy/dx = xy^(-n) + y^(-n)
Сделаем замену переменной: z = y^(1-n)
Тогда y = z^(1/(1-n))
Найдем производную z по x:
dz/dx = (1-n)y^(-n)dy/dx = (1-n)x + (1-n)z
Подставим полученное выражение для dz/dx в уравнение, получившееся после замены переменной:
(1-n)xz' + (1-n)z = x
Решим полученное уравнение относительно z:
Получим линейное уравнение первого порядка: z' + (1/(1-n))xz = x/(1-n)
Используя метод интегрирующего множителя, найдем его:
mu(x) = exp(integral(1/(1-n)dx)) = exp(ln|x|/(1-n)) = |x|^(-1/(1-n))
Умножим обе части уравнения на mu(x):
|x|^(-1/(1-n))z' + x^(-n/(1-n))z = x^(-1/(1-n))
Применяем формулу интегрирующего множителя:
d/dx(|x|^(-1/(1-n))z) = x^(-1/(1-n))
Интегрируем обе части:
|x|^(-1/(1-n))z = (-1/(1/(1-n)))x^(1/(1-n)) + C
где C - произвольная постоянная.
Возвращаемся к исходной переменной y:
z = y^(1-n)
|x|^(-1/(1-n))y^(1-n) = (-1/(1/(1-n)))x^(1/(1-n)) + C
y = [(-1/(1/(1-n)))x^(1/(1-n)) + C]*|x|^((1-n)/(1-n))
y = C*|x|^((1-n)/(1-n)) - x^(1/(1-n))
Ответ: y = C*|x| + x^(-1/2), где С - произвольная постоянная.
Замир Ибраимов
Нейросеть... Да ты прям нейрососалище.
Ваша задачка Коши для уравнения второго порядка:
y'(x) = z(y(x)),
распадается на две задачи первого порядка:
- (y(x) - 1) y''(x) = y'(x)², y(0) = 2, y'(0) = 1;
y'(x) = z(y(x)),
распадается на две задачи первого порядка:
- (y - 1) z'(y) = z(y), z(2) = 1;
- y'(x) = z(y(x)), y(0) = 2.
Перепишем вот так:
(d(y')/dx)·(1/(y')²)=1/(y-1)
и умножим на dy:
d(y')·(dy/dx)·(1/(y')²=dy/(y-1)
d(y')·(y')·(1/(y')²=dy/(y-1)
d(y')/y'=dy/(y-1)
d(ln(y'))=d(ln(y-1))
ln(y')=ln(y-1)+C₁ из начальных условий С₁ =0
Получится: y'=y-1
дальше совсем просто
(d(y')/dx)·(1/(y')²)=1/(y-1)
и умножим на dy:
d(y')·(dy/dx)·(1/(y')²=dy/(y-1)
d(y')·(y')·(1/(y')²=dy/(y-1)
d(y')/y'=dy/(y-1)
d(ln(y'))=d(ln(y-1))
ln(y')=ln(y-1)+C₁ из начальных условий С₁ =0
Получится: y'=y-1
дальше совсем просто
Похожие вопросы
- Помогите решить дифференциальное уравнение
- Помогите решить дифференциальные уравнения
- помогите решить дифференциальные уравнения, завтра экзамен, я ни как не могу решить
- помогите решить дифференциальное уравнение. 1. (1+x)ydy - (1+y)xdx=0 2. y "- 3y ' = 0 если y(0)=1 y ' (0)= -1
- помогите решить Дифференциальные уравнения)'
- X(x+4)y''-(2x+4)y'+2y=0 Помогите решить дифференциальное уравнение
- Решит дифференциальное уравнение
- Помогите решить диф уравнение! ))))
- кто может решить дифференциальное уравнение?
- Как решить дифференциальное уравнение y"-4y'+5y=5x-3 y(0)=2 y'(0)=-1