Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Higher_Mathematics_Part_2

.pdf
Скачиваний:
45
Добавлен:
19.02.2016
Размер:
9.73 Mб
Скачать

Newton’s law of motion, we have F = ma, where a = dvdt and v represents

velocity.

The differential equations are used to solve other rate problems.

 

Т.1

 

Typical problems

 

 

 

 

 

 

1. Solve the separable differential equation

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xydx + (1x 2 ) ln ydy = 0 .

 

Solution. Division by

y(1 x2 ) 0 gives variables separable:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

dx +

ln y

dy = 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 x2

 

 

 

 

integrating this, we get

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln

 

1 x2

 

+

ln2

y = C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The given equation has the other singular solution x = ±1 .

y

2. Find the general solution and also the particular solution of y′ =

1 x2

through the point

y(0) = e .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. Separating the variables, we obtain

 

 

 

 

dy

=

 

y

,

dy

 

 

=

 

 

 

dx

,

ln

 

y

 

= arcsin x + C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

1x2

 

 

 

y

 

 

 

 

 

1x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Substituting of (0, e) in the general solution gives ln e = arcsin 0 + C C = 1 .

Hence, ln y = arcsin x + 1 is a particular solution for (0, e).

3. Find the general integral of y ′ =

x(1+ y

2 )

.

 

 

 

 

y(1+ x2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. Separating the variables, we obtain

 

 

 

 

 

 

 

y(1+ x

2

)

 

dy

= x(1+ y

2

) ,

 

 

 

ydy

=

 

xdx

,

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

+ y2

1+ x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

ln(1+ y2 ) =

 

1

ln(1+ x2 ) +

 

1

ln

 

C

 

, 1+ y2 = C(1+ x2 )

 

 

 

 

 

2

2

 

2

 

 

 

 

x(1+ y2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

is the general integral of y′ =

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y(1+ x2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Solve the equation

 

y′ =

y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xy x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

191

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

Solution. Since the equation is homogeneous, write

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = xu(x) ,

 

 

dy

 

 

= x

 

du

 

 

+ u .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Substituting these values for y and yin the equation, we get

 

 

 

 

 

 

 

x

du

 

+u =

 

u2 x2

 

,

x

du

 

+ u

=

 

 

 

u 2

 

, x

 

du

 

=

 

u

 

,

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

x2u x2

dx

 

 

 

u

 

 

1

 

dx

u 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u 1

du =

dx

,

 

u ln

 

u

 

= ln

 

 

x

 

+ ln

 

C

 

,

 

 

 

 

 

 

u = ln

 

Cxu

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

x

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Replacing u by its equal

, we have

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

y = x ln

 

Cy

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Find the general solution of

 

y

′ =

 

x + 2y 3

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution.

 

Finding

 

the

determinant

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

1

 

2

 

 

 

= −4 0 . Since

 

0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

transforming this to the homogeneous equation substituting

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = t + α,

 

 

y = v + β.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

By (3.4), we get α + 2β − 3 = 0,

then α = 1,

 

 

 

 

β = 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Thus

 

 

 

2α − 2 = 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d(v + 1)

 

 

 

 

 

 

dv

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = t + 1,

y = v + 1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

=

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

d(t + 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Substituting the values of t and v, we obtain

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dv

 

 

=

t + 1+ 2v + 2 3

, or

 

 

dv

 

=

t + 2v

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2t + 2 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Since this equation is homogeneous, write

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Then

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v = ut,

u = u(t),

 

 

 

v′ = ut + u.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t + 2ut

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ 2u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

du

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

ut + u =

 

; ut + u =

; u

t =

 

; 2

=

; 2du =

.

Hence

 

 

 

2t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u =

 

ln | Ct | , or v =

 

 

 

t ln | Ct |

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3.15)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Replacing vine (3.15) t and v by x – 1 and y – 1, we have

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y 1 =

1

 

 

(x 1) ln | C(x 1) | ,

 

 

 

або

 

 

 

y = 1+

1

(x 1) ln | C(x 1) | .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Solve the equation

(2x + 4y + 3)dy (x + 2y + 1)dx = 0 . 192

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

Solution. Transform this to the form

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

′ =

 

 

x + 2y + 1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x + 4y + 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The determinant =

 

1

2

 

= 0 . That is why substitute z = x + 2 y . Hence

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dz

 

 

 

 

dy

 

 

 

dy

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=1+

2

,

 

 

 

 

dz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

1 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

dx

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z +1

 

 

dz

 

 

4z +5

 

 

2z +3

 

 

1 dz

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

,

 

dz = dx ,

 

 

 

 

 

1

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

2z +3 4z +5

 

 

2 dx

2z +3

 

 

 

 

 

(1+

 

1

 

 

 

)dz = 2dx , z +

1

ln

 

4z + 5

 

= 2x + C / 4 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4z +5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4z + ln 4z + 5 = 8x + C ,

ln 4x + 8y + 5 = 4x 8y + C is the general integral of the given equation. 7. Find the general solution of y′ + xy = sinx x .

Solution. This equation has the form (3.5) and we can use the Bernoulli’s method:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y =u(x)v(x) ,

 

 

 

dy

 

=

du

v +u

dv

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

dx

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

du

v +u

 

dv

 

 

uv

 

 

sin x

 

 

du

 

 

 

 

u

 

 

 

dv

 

 

sin x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

+

 

 

 

v +u

 

 

 

=

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

dx

 

 

x

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

du

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

du

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

= −

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

= −

 

 

 

 

,

 

 

 

 

u =

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

u

=

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dv

 

 

sin x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dv

=

sin x

;

 

u

=

;

 

 

dv

 

= sin x;

 

 

= − cos x + C.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

dx

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Namely, the general solution is

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y =

 

(C cos x).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Solve

 

y′ +

 

 

 

y + y 2 = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. This is the Bernoulli’s equation. To solve it, we first divide it by y2

and obtain

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

+

 

 

 

2x

 

 

1

 

= −1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y2

 

 

x2 + 1 y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

193

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

This form suggests the substitution

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z = y1 . Then

y =

1

 

,

 

dy

 

=−

1

 

dz

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

dx

z2

 

 

 

 

Substituting, we get

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

dz +

 

 

2x

 

1

 

 

+

 

1

 

 

 

= 0 or

 

dz

 

2x

 

 

z = 1 .

(3.16)

 

 

 

 

 

 

x2 + 1 z

z 2

 

 

 

 

x2 +

 

 

 

 

 

 

 

 

z 2 dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

1

 

 

 

The last equation has the form (3.5) and we can use the Lagrange’s method.

First find the general solution of the homogeneous equation:

 

 

 

dz

 

 

2x

 

z =

0 ,

 

dz

 

=

 

 

 

 

2x

 

 

dx ,

 

dz

=

 

d(x2 + 1)

,

 

dx

x

2

 

 

 

 

 

z

 

 

x

2

+

 

 

 

z

 

 

x

2

+ 1

 

 

 

 

+ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln | z | = ln | C | + ln(x2 + 1) ,

 

 

 

 

z = C(x2 + 1).

 

 

 

Since С is an unknown function of x , namely C =C(x) , then

 

 

 

 

z = C(x)(x2 +1) ,

 

 

dz

 

 

=

dC

 

(x2 + 1) + 2xC(x) .

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Substituting this in (3.16), we get

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dC

 

(x2 + 1) + C(x)2x

 

 

2x

 

 

C(x)(x2 + 1) = 1,

 

 

 

 

 

 

dx

 

2 +

 

 

 

 

therefore

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Then

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

x2 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C(x) =

 

 

 

 

 

 

= arctg x + C

( C

= const ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Thus,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1/ y = z = (arctg x + C )(x2 + 1) ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

or

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(arctg x + C )(x2 + 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

is the general solution of the given equation.

 

 

 

 

 

 

 

y = 0.

 

 

 

The given equation has another singular solution

 

 

 

9. Solve the equation

 

 

yex dx +( y +ex )dy = 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. From §1.5, it appears that an equation

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

is exact (3.11) if

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mdx + Ndy = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

 

 

= N .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

194

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

In our case, we have

M (x, y) = ye x , N (x, y) = y + e x ;

 

дM

= e x ,

 

дN

 

= e x .

 

 

 

дx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дy

 

 

 

 

 

Therefore

M

=

N

, and the equation is exact. Consequently,

y

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дu

= M (x, y) = ye

x

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дu

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= N(x, y) = y + e

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Integrating of the first equation with respect to x gives

 

 

 

 

 

 

 

 

u = yex dx = yex

+ ϕ( y).

 

 

 

 

 

 

( 3.17)

Differentiating with respect to y gives

y :

 

 

дu

 

= e x

+ ϕ′( y) , or

 

 

 

дy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e x + ϕ′( y) = y + e x ,

ϕ′( y) = y , ϕ =

y 2

+ C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1

 

 

Thus,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u = ye x

+

 

+ C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Finally,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yex +

 

=C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

is the general solution of the given equation (C = const).

10. A curve is passing through М (1; 2). Any its tangent intercepts with straight line у=1 at the point where the abscissa is half of the abscissa at the tangent point. Find the equation of its curve.

Solution. Let (х, у) be any point lying on the curve (fig. 3.1). The equation of the tangent at Y (х, у) is

 

Y y = y(X x) ,

 

 

 

 

 

where Х, Y are

the set of points in the

y

М

 

coordinate plane of the tangent. As the given

 

 

tangent intercepts the line Y = 1 at point 2х,

1

 

 

 

 

therefore

 

 

 

 

dy

 

 

 

 

 

 

1y = y(2x x) , або x

=1y .

О

х 2х

Х

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

Fig. 3.1

 

This is the variables separable differential

 

 

equation. Thereafter

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dy

 

=−

dx

, ln | y 1|=−ln | x | +ln C ,

y 1=

C

.

 

 

y 1

 

 

x

 

 

x

 

 

 

 

 

195

 

 

 

 

 

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

If the curve which we find is passing through М(1; 2), we obtain С = 1. Hence, y = 1x +1 is the found curve (hyperbola).

11. A particle of 1 кg mass moves along a straight line under the influence of several applied forces whose resultant is proportional to the time from the moment t = 0 , and disproportional of the velocity of it. There is the velocity

50 м/seс and the force 4 N at the moment of time t = 10 seс. Find the speed of the particle after 2 min from rest.

Solution. In accordance with Newton’s law of motion, we have F = ma ,

where acceleration a =

dv

. In our case

F =

dv

. Simultaneous by the equation

dt

dt

 

 

t

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

F = k

occurs, where

k

from 4 = k

 

is k = 20. Comparing the right parts of

 

 

v

 

 

 

 

50

 

 

 

 

 

F =

dv

 

and F = 20

t

, we then write our differential equation of motion in the

dt

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

form

 

 

 

 

 

dv

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 20

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

v

 

This is the variables separable differential equation. Thereafter v = 20t 2 + C .

The constant С is defined from the initial condition: 50 = 20 100 + C , thus С=500.

Consequently, v = 20t 2 + 500 . Finally, the speed of the particle after 2 min from rest is

v = 20 1202 +500 = 288500 = 10 2885 (m/seс).

Т.1

 

Self-test and class assignments

Solve the separable differential equations.

1.

xydx + (x + 1)dy = 0 .

2.

xydx + (1+ y 2 ) 1+ x2 dy = 0 .

3.

y′ = 5 y .

 

4.

y′ + y 2 = 1 .

5.

x 2 ( y 3 + 5)dx + (x3 + 5) y 2 dy = 0 .

6. y′ = 33x+2 y .

7.

4yy′ = − tg x(4 + y 4 ) .

8. 1y 2 dx + 1x2 dy = 0

9*. y′ = 3x + 4y .

10*. y( y + x) = 1 .

Find the general solution and also the particular solution through the point written opposite it.

196

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

11.

 

yy

 

+ e y = 0 , y(1) = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.

 

tg ydx x ln xdy = 0 , x

 

 

= e .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13.

cos2 x sin 2

ydy + sin x cos2

ydx = 0 , x(0) = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

Solve the homogeneous differential equations.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + y2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

y

 

14.

y′ +

 

= 0 .

 

 

15.

xydy y

dx

= (x + y)

e

x dx .

 

xy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.

(x 2y)dx xdy = 0 .

 

 

17.

xy′− y = x tg

y

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

18.

(x + y)dx + ( y x)dy = 0 .

19. (x2 xy)dy + y2dx = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

y

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

20.

xy′ = x sin

 

+ y .

 

 

21.

y′ = e

x

 

+

+ 1 .

 

 

 

 

 

x

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Transform the given equations into homogeneous ones and solve them.

22. y′ = −

2x + y 1

.

23. y′ =

x 2 y + 3

.

 

 

 

x 2 y + 3

 

2x 4y 1

24.(x y)dx + (2y x + 1)dy = 0 .

25.(x + y + 1)dx + (2 y + 2x 1)dy = 0 .

Solve the linear differential equations of the first order.

26.

y′ + y = e x .

27.

y′ − 2xy = 12x 2 .

28.

xy′ + y = x2 + 3x + 2 .

29. tdx + (x t sin t)dt = 0 .

30.

2y

dx

 

+ x = 2y3 .

31.

y′+ y cos x =sin x cos x .

dy

 

 

 

 

 

 

 

32.

y′ − 4y = cos x .

33.

y′+ y tg x = cos2 x .

34.

y′ −

2

y =

ex (x 2)

.

35.

y′− y ctg x = 2x x2 ctg x .

x

 

 

 

 

 

x

 

 

Solve the Bernoulli’s differential equations.

36.

xy 2 y′ = x 2 + y 3 .

37. y ′ = y4 cos x + y tg x .

38.

xy′ + 2y = 2x y .

39. (1+ x2 ) y′−2xy = 4 (1+ x2 ) y arctg x .

 

 

 

 

 

 

cos2 x

 

 

Solve the exact differential equations.

 

40.

2xydx + (x 2 y 2 )dy = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

197

 

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

41.(2xy + 3y 2 )dx + (x 2 + 6xy 3y 2 )dy = 0 .

42.(x + sin y)dx + (x cos y + sin y)dy = 0 .

43.(x2 + y2 + y)dx + (2xy + x + e y )dy = 0 .

44.(3x 2 y + sin x)dx + (x3 cos y)dy = 0 .

 

 

 

 

x

3

 

45.

3x2

(1+ ln y)dx =

2y

 

dy .

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

Compose and solve the differential equations.

46.Radium decomposes at a rate proportional to the amount present. If of 100 mg. set aside now there will be left 98,3 mg. 50 years hence, find how much will be left t centuries from the time when the radium was set aside and also how long a time will elapse before one tenth of the radium has disappeared.

47.Find the equation of all curves which cut the circles x2 + y2 = R2 16 at an angle of 450.

48.Find the equation of the curve such that each of its tangent lines together with the coordinate axes encloses a constant area equal to 9.

49.The force exerted by a spring is proportional to the amount the spring is stretched and is 10 kg when the spring is stretched 2 cm. A 10 kg weight is hung on the spring and is drawn down slowly until the spring is stretched 4 cm and then released. Find the equation, the period, the amplitude, and the frequency of the resulting motion.

Answers

1. y = C(x + 1)ex , x = −1 .

2. 1+ x 2 + ln y + y 2 = C .

 

 

 

 

 

 

3.

2

 

y = x + C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

4.

1

 

 

 

1+ y

 

= x + C .

5.

(y 3 + 5)(x3 + 5) = C .

6.

 

3 32 y + 2 33x

 

= C .

7.

arctg y2 =

ln

 

 

 

 

 

1y

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ln

 

cos x

 

+C .

8.

arcsin x +arcsin y = C .

9*.

 

y = Ce4x

3

 

x

 

3

.

Hint. Use the

 

 

 

 

4

16

substitution 4y + 3x = z(x) .

10*. y ln

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x + y + 1

 

= C .

Hint. Use the

substitution

 

 

y + x = z(x) . 11.

x2 + 1 = 2ey ( y + 1) . 12. x = esin y . 13. tg y y +

1

 

 

= 1 .

cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 (x2 + 2y2 ) = C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14.

15.

(x + y) ln Cx = xe x .

16.

 

y = (Cx 1)x, x = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

= ln(C x2 + y2 ) .

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17. y = x arcsin(Cx) .

18. arctg

 

 

 

19. y = Ce x . 20. y = 2xarctgCx .

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

198

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

 

 

 

 

y

 

 

 

 

Cx

 

22. x2 + xy + 3y x y2

 

 

23. x2 + 4y2 4xy + 6x + 2y = C .

21. e x

=

 

 

.

= C .

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24.

x 2

+ y

2

xy + y = C .

25. x + 2y + 3ln

 

x

+ y 2

 

= C .

 

 

 

26. y = Ce

x

+

 

1

e

x

.

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27. y = Ce x2 + x .

28. y =

c

+

 

+

 

3x

+ 2 .

29. x =

c

+

sin t

 

cos t . 30. x =

 

 

c

 

 

+

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

2

y3 .

 

 

31. y = Cesin x + sin x 1 .

 

32. y = Ce4x +

1

 

(sin x 4 cos x) .

 

 

 

 

 

 

 

 

33.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

34. y = Cx2 + e x .

 

 

17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = C cos x + sin x cos x .

35. y = C sin x + x 2 . 36. y3 = Cx3 3x 2 .

37. y3 = (C 3tg x)cos3 x,

y = 0 .

 

 

 

 

 

 

38.

 

y = tg x +

C +ln

 

cos x

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

39. y = (1+ x2 )(arctg2 x +C)2 .

 

40. 3x 2 y y3 = C .

 

 

41. x 2 y + 3y 2 x y3 = C .

42.

x 2

+ x sin y cos y = C .

 

43.

 

x3

+ y 2 x + yx + e y

= C .

44. x3 y cos x sin y = C .

 

2

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + y2 ± arctg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

45. x3 (1+ ln y) y 2 = C . 46.100e-0,0344t; 310 years. 47. ln C

y

= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 cm, 2,21.

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

48. 2xy = 9. 49. x = –

cos

 

6gt

, 0,452 sec,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т.1

 

 

 

Individual tasks

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1. Solve the separable differential equations.

1.1.1. 3(x2 y 2 + x2 )dx + (2y x3 y)dy = 0 .

1.1.2.

xey y′ = e2 y

1.1.3. y(4 + x2 )dy + 1 y2 dx = 0 .

1.1.4.

y′ = x4 x+ y .

1.1.5. (x2 y2 x2 )dx +( y2 x2 y2 )dy = 0.

1.1.6.

1 x2 dy

+1.

ydx = 0 .

1.1.7. x(1 y 2 )dx

1 x2 dy = 0 .

1.1.8. yy′ + 4 + y 2 = 0 .

1.1.9. cos yex dx +(1+e2x ) sin ydy = 0 .

 

4 x2

1.1.10. xy′−4 = y2 .

1.1.11. y′ − x cos2 y sin 2 x = 0 .

1.1.12. yy(1+ x2 ) = 1+ y 2 .

1.1.13. (1 + y 4 )dx

x ydy = 0 .

1.1.14. (x 1) yy′ = 1 + y 2 .

1.1.15. y(1+ 2x) y′ = (12x) .

1.1.16. x2 yy ′+3 = y2 .

1.1.17. y(1 + x2 ) y′ + x(1 + y 2 ) = 0 .

1.1.18. y′ =

y3 1

.

 

 

 

 

y2 x2

 

199

 

 

 

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

1.1.19.

ydy x sin x 9y2 dx = 0 .

1.1.20. (1+ x3 ) y′= x2 (1+ y) .

1.1.21.

1+ x2 dy = tg ydx .

1.1.22. x xy2 = y(4 + x2 ) .

1.1.23. (1+ x2 )dy = 1y2 dx .

1.1.24. (1 + x) yy′ = ey2 .

1.1.25. tg xdy + 1ydx = 0 .

1.1.26. y′ = 2y ctg x .

1.1.27. xx′ = y cos( y2 ) 1+ x2 .

1.1.28. e1/ y y′ = y 2 x2 ln x .

1.1.29. esin y dx = x cos y ln xdy .

1.1.30. y 2 dx + x ln xdy = 0 .

1.2. Solve the homogeneous differential equations.

 

 

 

1.2.1. 2y ′ = ey / x +2y / x .

1.2.2. y ′ =

x2

+2

y

.

y2

 

 

 

 

 

x

1.2.3.y′ = x + 2y 1.

xy

1.2.5. (x + y)dx + ( y 2x)dy = 0 . 1.2.7. ( y 2x)dx + ( y + 2x)dy = 0 .

1.2.9. (3y 2 + 2x2 )dx = ( y 2 x2 )dy .

1.2.11. (2y x)dx = (3x + y)dy .

1.2.13. (2x + 3y)dx = ( y + 2x)dy .

1.2.15.

xy′ = x sin

y

+ y .

 

 

 

x

1.2.17.

4xy + y 2 = x(x + y) y.

1.2.19.

x2 y′ = y2 2x2 .

1.2.21. (x + 2y)dy + (2x + y)dx = 0 .

1.2.23. (x2 y 2 ) y′ = 2( y 2 + xy) . 1.2.25. (2x2 + y 2 ) y′ = y 2 + 2xy .

1.2.27. xy′ = y(ln2 ( y / x) + 1) . 1.2.29 xysin( y / x) + x = y sin( y / x) .

1.3. Solve the linear differential equations.

1.3.1. (1x2 ) y′ + 2xy = x.

1.3.3. (4 + x2 ) y′ − 2xy = (4 + x2 )2 .

1.2.4. 2y′ =

y 2

+ 2

y

4 .

x2

x

 

 

 

1.2.6. (x2 + y 2 )dx + x2 dy = 0 . 1.2.8. 2xydy = (x2 y2 )dx .

1.2.10. xy′− y = x ctg xy .

1.2.12.y′ = x + 2y .

x4y

1.2.14.2yxy ′ = x2 + y2 .

1.2.16.

xy′ = xe2 y / x + y .

1.2.18.

xy′ = y + x sec(y / x) .

1.2.20.

xy′ = y xe y / x .

1.2.22.

x2 y′ + y 2 = xyy.

1.2.24.

2x2 + y 2 = 2x2 y.

1.2.26. (x y) y′ = x +2y .

1.2.28. xy′ − y = y 2 + x2 . 1.2.30. xy + y 2 = (3x2 + xy) y.

1.3.2. y′ − y / x = x cos x .

200

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]