Чтобы решить данное дифференциальное уравнение первого порядка, y' + 2y = 4x, мы используем метод нахождения общего решения линейных дифференциальных уравнений. Давайте рассмотрим шаги решения:
- Определите вид уравнения: Это линейное дифференциальное уравнение первого порядка с постоянными коэффициентами.
- Найдите общее решение: Общее решение линейного дифференциального уравнения состоит из суммы общего решения однородного уравнения и частного решения неоднородного уравнения.
- Решите однородное уравнение:
- Однородное уравнение имеет вид: y' + 2y = 0.
- Решим его, применяя метод разделения переменных или зная стандартную формулу для линейных уравнений: y = Ce^(-2x),где C — произвольная константа.
- Найдите частное решение неоднородного уравнения:
- Для уравнения y' + 2y = 4x, мы ищем частное решение в виде y_p = Ax + B, где A и B — константы.
- Подставим y_p в уравнение: (Ax + B)' + 2(Ax + B) = 4x.
- После дифференцирования и упрощения получаем: A + 2Ax + 2B = 4x.
- Сравниваем коэффициенты: 2A = 4 и A + 2B = 0.
- Решаем систему уравнений: A = 2 и 2 + 2B = 0, отсюда B = -1.
- Таким образом, частное решение: y_p = 2x - 1.
- Запишите общее решение: Общее решение уравнения — это сумма общего решения однородного уравнения и частного решения:
Теперь, сравнивая с предложенными вариантами, видим, что правильный ответ: 2x - 1 + C⋅e⁻²ˣ.