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1階常微分方程式 同次形 ベルヌーイ型
次のような問題があります。
【次の微分方程式の一般解を求めよ】
(1)xy‘=x+2y
(2)y’+xy=xy^2
そして、下の画像のように解いてみました
(1)は、cx^2-xという答えにならなければいけないのですが、違う答えになってしまいました。解法自体は会っていると思うのですが、どこでどのように間違えているのか教えていただきたいです。
(2)は、画像の太い矢印の導出過程がよく分かりません。詳しく教えていただきたいです。
よろしくお願いします
回答
KK K さん、こんにちは。
(1)下から4行目を真数の式にするところで間違ってますね。積分定数Cは次の行に置くときは+Cにはなりません。
右辺=$\log|x|+C$
$=\log|x|+\log(e^C)$
$=\log\big(|x|\cdot e^C\big)$
で、$e^C$ は定数なので、これを改めてCと書くと
$=\log C|x|$
です。このあとはやってみてくださいね。
(2)まず上から5行目は、u'の前にマイナスが付きますね。
$-u'+ux=x$
$u'=x(u-1)$
$\dfrac{du}{u-1}=xdx$
$\int \dfrac{1}{u-1}du=\int xdx$
$\log|u-1|=\dfrac{1}{2}x^2+C$
$|u-1|=e^{\frac{1}{2}x^2+C}$
う~む、絶対値はどうしましょうかね?
絶対値を外してu=に変形すると
$u=\pm e^{\frac{1}{2}x^2+C}+1$
$=\pm e^C\cdot e^{\frac{1}{2}x^2}+1$
ここで$\pm e^C$ は定数なので、改めてCと置くと
$u=Ce^{\frac{1}{2}x^2}+1$
この後はだいじょうぶでしょうか。
最後、C=0ならy=1では?
回答ありがとうございます。 (2)の最後のy=0は定数関数によるものなので、u=c以降の文は関係なかったです。 その他の問題は解決しました。 本当にありがとうございました。
お役にたったのなら良かったです。またどうぞ!