Найдите общее решение уравнения y' = (y / x)² + y / x + 4
Другие предметыУниверситетДифференциальные уравнениявысшая математикауниверситетобщее решение уравненияДифференциальные уравненияматематический анализметод решения уравненийарктангенслогарифмические функцииматематические моделиучебные материалы по математике
Для решения уравнения y' = (y / x)² + (y / x) + 4, начнем с преобразования уравнения. Мы можем сделать замену переменных, введя новую переменную v = y / x. Тогда y = vx и y' = v + x * dv/dx по правилу дифференцирования произведения.
Теперь подставим это в уравнение:
Шаг 1: Подставляем y и y' в уравнение:
Таким образом, уравнение принимает вид:
v + x * dv/dx = v² + v + 4.
Шаг 2: Упростим уравнение:
x * dv/dx = v² + 4.
Шаг 3: Теперь разделим переменные:
dv / (v² + 4) = dx / x.
Шаг 4: Интегрируем обе стороны:
Таким образом, получаем:
(1/2) * arctg(v/2) = ln|x| + C.
Шаг 5: Подставляем обратно v = y/x:
(1/2) * arctg(y/(2x)) = ln|x| + C.
Шаг 6: Умножаем обе стороны на 2:
arctg(y/(2x)) = 2ln|x| + 2C.
Это и есть общее решение данного уравнения. Теперь мы можем выразить y через x, если это необходимо.
Таким образом, общее решение уравнения y' = (y / x)² + (y / x) + 4 имеет вид:
arctg(y/(2x)) = 2ln|x| + C, где C - произвольная константа.