Ha szívesen korrepetálnál, hozd létre magántanár profilodat itt.
Ha diák vagy és korrepetálásra van szükséged, akkor regisztrálj be és írd meg itt, hogy milyen tantárgyban!
Adj meg a következő differenciál egyenlet általános megoldását.
daveadam734
kérdése
223
(3x-y)+(3y-x)y' =0
Jelenleg 1 felhasználó nézi ezt a kérdést.
differenciál, egyenlet, Analí
0
Felsőoktatás / Matematika
Válaszok
1
AlBundy{ Polihisztor }
megoldása
Rendezzük át az egyenletet úgy, hogy csak a derivált maradjon a bal oldalon:
`(dy)/(dx)=-(3x-y)/(3y-x)`
A `(dy)/(dx)=-(P(x,y))/(Q(x,y))` differenciálegyenletet egzaktnak nevezzük, ha `(partial P)/(partial y)=(partial Q)/(partial x)`. A fenti egyenletre ez jól láthatóan teljesül, hiszen `partial/(partial y)[3x-y]``=``partial/(partial x)[3y-x]=-1`. Az ilyen egyenletek implicit alakú megoldása `F(x,y)=C`, ahol `(partial F)/(partial x)=P` és `(partial F)/(partial y)=Q` és `C in mathbb{R}`.
Kell találnunk tehát egy olyan függvényt, aminek `x` szerinti deriváltja `3x-y`, és `y` szerinti deriváltja `3y-x`. Nézzük az első feltételt:
`(partial F)/(partial x) = 3x-y`
Integráljuk mindkét oldalt `x` szerint:
`F = int (3x-y) dx=3/2 x^2-xy + C_1(y)`
A konstans tagban külön jeleztem, hogy ez nyugodtan függhet `y`-tól, csak az `x` szerinti deriválás szempontjából kell konstansnak lennie.
Ugyebár ott van még a második feltétel is, vagyis hogy ennek az `y` szerinti deriváltja `3y-x` kell legyen, innen lesz meg `C_1(y)` értéke.
`partial/(partial y) [3/2 x^2-xy + C_1(y)]= 3y-x`
`-x+(dC_1)/(dy)=3y-x`
`(dC_1)/(dy)=3y`
`C_1(y)=int 3y d y=3/2 y^2 + c_1`
Itt `c_1` már nem függhet egyik változótól sem, csak egy valós szám.
Tehát a megoldás implicit alakja:
`F(x,y)=C`
`3/2 x^2-xy + 3/2 y^2 + c_1=C`
Kicsit átrendezve és a konstansokat összevonva látszik, hogy ez tulajdonképpen egy másodfokú egyenlet `y`-ra:
`3/2 y^2 -xy+ 3/2 x^2 + c_2=0`
A másodfokú egyenlet megoldóképletével így az explicit megoldást is meg tudjuk adni: