Дифференциальное уравнение y'=0.001y(3000-y)
Решение
Вы ввели
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{\left(3000 - y{\left(x \right)}\right) y{\left(x \right)}}{1000}$$
Подробное решение
Дано уравнение:
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{\left(3000 - y{\left(x \right)}\right) y{\left(x \right)}}{1000}$$
Это дифф. уравнение имеет вид:
где
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = \frac{1}{1000}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = \left(3000 - y{\left(x \right)}\right) y{\left(x \right)}$$
Приведём ур-ние к виду:
Разделим обе части ур-ния на g2(y)
$$\left(3000 - y{\left(x \right)}\right) y{\left(x \right)}$$
получим
$$- \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\left(y{\left(x \right)} - 3000\right) y{\left(x \right)}} = \frac{1}{1000}$$
Этим самым мы разделили переменные x и y.
Теперь домножим обе части ур-ния на dx,
тогда ур-ние будет таким
$$- \frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\left(y{\left(x \right)} - 3000\right) y{\left(x \right)}} = \frac{dx}{1000}$$
или
$$- \frac{dy}{\left(y{\left(x \right)} - 3000\right) y{\left(x \right)}} = \frac{dx}{1000}$$
Возьмём от обеих частей ур-ния интегралы:
- от левой части интеграл по y,
- от правой части интеграл по x.
$$\int \left(- \frac{1}{y \left(y - 3000\right)}\right)\, dy = \int \frac{1}{1000}\, dx$$
Подробное решение интеграла с y
Подробное решение интеграла с x
Возьмём эти интегралы
$$\frac{\log{\left(y \right)}}{3000} - \frac{\log{\left(y - 3000 \right)}}{3000} = Const + \frac{x}{1000}$$
Подробное решение простого уравнения
Мы получили обыкн. ур-ние с неизвестной y.
(Const - это константа)
Решением будет:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \frac{3000}{C_{1} e^{- 3 x} + 1}$$
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{\left(3000 - y{\left(x \right)}\right) y{\left(x \right)}}{1000}$$
Это дифф. уравнение имеет вид:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),
где
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = \frac{1}{1000}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = \left(3000 - y{\left(x \right)}\right) y{\left(x \right)}$$
Приведём ур-ние к виду:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).
Разделим обе части ур-ния на g2(y)
$$\left(3000 - y{\left(x \right)}\right) y{\left(x \right)}$$
получим
$$- \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\left(y{\left(x \right)} - 3000\right) y{\left(x \right)}} = \frac{1}{1000}$$
Этим самым мы разделили переменные x и y.
Теперь домножим обе части ур-ния на dx,
тогда ур-ние будет таким
$$- \frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\left(y{\left(x \right)} - 3000\right) y{\left(x \right)}} = \frac{dx}{1000}$$
или
$$- \frac{dy}{\left(y{\left(x \right)} - 3000\right) y{\left(x \right)}} = \frac{dx}{1000}$$
Возьмём от обеих частей ур-ния интегралы:
- от левой части интеграл по y,
- от правой части интеграл по x.
$$\int \left(- \frac{1}{y \left(y - 3000\right)}\right)\, dy = \int \frac{1}{1000}\, dx$$
Подробное решение интеграла с y
Подробное решение интеграла с x
Возьмём эти интегралы
$$\frac{\log{\left(y \right)}}{3000} - \frac{\log{\left(y - 3000 \right)}}{3000} = Const + \frac{x}{1000}$$
Подробное решение простого уравнения
Мы получили обыкн. ур-ние с неизвестной y.
(Const - это константа)
Решением будет:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \frac{3000}{C_{1} e^{- 3 x} + 1}$$
Ответ
$$y{\left(x \right)} = \frac{3000}{C_{1} e^{- 3 x} + 1}$$
График для задачи Коши
Классификация
separable
1st exact
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Численный ответ
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 492.67053798504014)
(-5.555555555555555, 2980.694744921953)
(-3.333333333333333, 2999.9752722211083)
(-1.1111111111111107, 2999.9999695866595)
(1.1111111111111107, 3000.0000011322472)
(3.333333333333334, 3000.000000152167)
(5.555555555555557, 3000.0000001191097)
(7.777777777777779, 3000.000000086052)
(10.0, 3000.0000000529944)
Еще ссылки
Решите дифференциальное уравнение y'=0.001y(3000-y) (у штрих первого (1-го) порядка равно 0.001 у (3000 минус у)) - различные методы решения и порядка дифференциальных уравнений [Есть ответ!]:
Дифференциальное уравнение
Идентичные выражения:
y'= ноль .001y(три тысячи -y)
у штрих первого (1-го) порядка равно 0.001 у (3000 минус у )
у штрих первого (1-го) порядка равно ноль .001 у (три тысячи минус у )
y'=O.001y(3000-y)