Тема Дифференциальные уравнения
03 Однородные уравнения
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела дифференциальные уравнения
Решаем задачи

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#57636

Решить однородное дифференциальное уравнение

dy      xy
---= --2---2
dx   x  − y
Показать ответ и решение

Видно, что это уравнение действительно однородное, поскольку при домножении x  и y  на одно и то же число k  , оно в числителе и в знаменателе вынесется в квадрате, и, значит, просто сократится. То есть оно однородное для p = 0  - при домножении на k  это k  выносится в нулевой степени из всего уравнения.

Таким образом, делаем замену z = y
    x  , то есть y = zx  , тогда dy = zdx+ xdz  , и мы будем иметь:

zdx + xdz       x2z        2      2 3      3      3 2      2
----dx---- = x2 −-x2z2,  zx dx − x z dx + x dz − x z dz = x zdx,

x3(1− z2)dz = x2z3dx

Теперь, осталось разделить переменные, поделив обе части на  3
x   и на  3
z   :

(1-−-z2)dz   dx-
    z3     =  x

Интегрируя, получаем:

∫              ∫
  (1-−-z2)dz =   dx-
      z3          x

− -1--− ln |z| = ln|x|+ C
  2z2

И возвращаясь к переменной y  , имеем:

  x2       y
− 2y2 − ln |x-| = ln|x|+ C

Переменную y  как функцию y = y(x )  мы здесь явно не выразим, поэтому оставим ответ в таком виде. Мы делили на x3   , поэтому предполагаем теперь, что x ⁄= 0  . Кроме того, мы делили на z3 = yx  и поэтому могли потерять решение y ≡ 0  .

Нетрудно видеть, что y ≡ 0  - тоже будет решением, поскольку левая часть исходного уравнения зануляется, как производная константы, а правая часть зануляется из-за того, что там y  входит в числитель как множитель. Таким образом, можем окончательно записать ответ:

⌊
  −-x2-− ln|y-| = ln|x|+ C,  при лю бом C ∈ ℝ,    при x ⁄= 0;
|⌈  2y2      x

                          y(x) ≡ 0;
Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 2#57635

Решить однородное дифференциальное уравнение

xdy =  (x + y)dx
Показать ответ и решение

Вначале проверим, что оно однородное: если умножить x  и y  на одно и то же число k  , то будет:

kxdy = (kx + ky)dx,  k(xdy ) = k(x + y)dy

И действительно мы видим, что это k  выносится из всего уравнения в первой степени. То есть оно однородное по определению.

Следовательно, нужно применить замену z =  yx  , то есть y = zx  , тогда dy = zdx + xdz  , и мы будем иметь:

x(zdx+ xdz ) = (x + zx)dx

После раскрытия скобок и сокращения, получается:

 2
x dz = xdx

Это уравнение с разделяющимися переменными, и после деления на  2
x   получаем:

     dx-
dz =  x

То есть, можно проинтегрировать: ∫     ∫
 dz =   dx
         x  , и имеем z = ln |x|+ C  , причём, раз мы делили на  2
x   , то мы предполагаем, что x ⁄= 0  . Тогда, делая обратную замену, получаем: y
x = ln|x|+ C  , следовательно, ответ будет таким:

y = xln |x|+ xC,  где C ∈ ℝ − л юбое ,x ⁄= 0
Ответ:
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!