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第2331题:伯努利方程



方程 dydx+P(x)y\dfrac{dy}{dx}+P(x)y =Q(x)yn(x0,1)=Q(x)y^n (x \ne 0,1) 叫做伯努利方程.

 

x0x\ne 0x1x \ne 1 时伯努利方程不是线性的,可以通过变量代换把它化为线性的.

 

yny^n 除方程的两端,得

 

yndydxy^{-n}\dfrac{dy}{dx} +P(x)y1n=Q(x) +P(x)y^{1-n}=Q(x)

 

 

z=y1nz=y^{1-n}

 

dzdx=(1n)yndydx\dfrac{dz}{dx}=(1-n)y^{-n}\dfrac{dy}{dx}

 

于是得到

 

dzdx\dfrac{dz}{dx} +(1+n)P(x)z+(1+n)P(x)z =(1n)Q(x)=(1-n)Q(x)

 

得到线性方程,解出此方程后代换回z得到原方程的通解.

 

用以上方法解伯努利方程:

 

dydxy=xy4\dfrac{dy}{dx}-y=xy^4 .

 

 

A. 1y4=\dfrac{1}{y^4}=Ce4xx+14 C\mathrm{e}^{-4x} -x +\dfrac{1}{4}

 

B. 1y3=\dfrac{1}{y^3}= Ce3xx+13C\mathrm{e}^{-3x} -x +\dfrac{1}{3}

 

C. 1y4=\dfrac{1}{y^4}= Ce3xx+13C\mathrm{e}^{-3x} -x +\dfrac{1}{3}

 

D. 1y3= \dfrac{1}{y^3}= Ce4xx+14C\mathrm{e}^{-4x} -x +\dfrac{1}{4}

 

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