Дифференциальное уравнение xy’-y=y^2
Решение
Вы ввели
$$x \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} - y{\left(x \right)} = y^{2}{\left(x \right)}$$
Подробное решение
Дано уравнение:
$$x \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} - y{\left(x \right)} = y^{2}{\left(x \right)}$$
Это дифф. уравнение имеет вид:
где
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = - \frac{1}{x}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = - \left(y{\left(x \right)} + 1\right) y{\left(x \right)}$$
Приведём ур-ние к виду:
Разделим обе части ур-ния на g2(y)
$$- \left(y{\left(x \right)} + 1\right) y{\left(x \right)}$$
получим
$$- \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\left(y{\left(x \right)} + 1\right) y{\left(x \right)}} = - \frac{1}{x}$$
Этим самым мы разделили переменные x и y.
Теперь домножим обе части ур-ния на dx,
тогда ур-ние будет таким
$$- \frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\left(y{\left(x \right)} + 1\right) y{\left(x \right)}} = - \frac{dx}{x}$$
или
$$- \frac{dy}{\left(y{\left(x \right)} + 1\right) y{\left(x \right)}} = - \frac{dx}{x}$$
Возьмём от обеих частей ур-ния интегралы:
- от левой части интеграл по y,
- от правой части интеграл по x.
$$\int \left(- \frac{1}{y \left(y + 1\right)}\right)\, dy = \int \left(- \frac{1}{x}\right)\, dx$$
Подробное решение интеграла с y
Подробное решение интеграла с x
Возьмём эти интегралы
$$- \log{\left(y \right)} + \log{\left(y + 1 \right)} = Const - \log{\left(x \right)}$$
Подробное решение простого уравнения
Мы получили обыкн. ур-ние с неизвестной y.
(Const - это константа)
Решением будет:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \frac{x}{C_{1} + x}$$
$$x \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} - y{\left(x \right)} = y^{2}{\left(x \right)}$$
Это дифф. уравнение имеет вид:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),
где
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = - \frac{1}{x}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = - \left(y{\left(x \right)} + 1\right) y{\left(x \right)}$$
Приведём ур-ние к виду:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).
Разделим обе части ур-ния на g2(y)
$$- \left(y{\left(x \right)} + 1\right) y{\left(x \right)}$$
получим
$$- \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\left(y{\left(x \right)} + 1\right) y{\left(x \right)}} = - \frac{1}{x}$$
Этим самым мы разделили переменные x и y.
Теперь домножим обе части ур-ния на dx,
тогда ур-ние будет таким
$$- \frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\left(y{\left(x \right)} + 1\right) y{\left(x \right)}} = - \frac{dx}{x}$$
или
$$- \frac{dy}{\left(y{\left(x \right)} + 1\right) y{\left(x \right)}} = - \frac{dx}{x}$$
Возьмём от обеих частей ур-ния интегралы:
- от левой части интеграл по y,
- от правой части интеграл по x.
$$\int \left(- \frac{1}{y \left(y + 1\right)}\right)\, dy = \int \left(- \frac{1}{x}\right)\, dx$$
Подробное решение интеграла с y
Подробное решение интеграла с x
Возьмём эти интегралы
$$- \log{\left(y \right)} + \log{\left(y + 1 \right)} = Const - \log{\left(x \right)}$$
Подробное решение простого уравнения
Мы получили обыкн. ур-ние с неизвестной y.
(Const - это константа)
Решением будет:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \frac{x}{C_{1} + x}$$
Ответ
$$y{\left(x \right)} = - \frac{x}{C_{1} + x}$$
График для задачи Коши
Классификация
separable
1st exact
Bernoulli
separable reduced
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Bernoulli Integral
separable reduced Integral
Численный ответ
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.5000000277185153)
(-5.555555555555555, 0.31250001528865384)
(-3.333333333333333, 0.16666667120938117)
(-1.1111111111111107, 0.050000002804398105)
(1.1111111111111107, -0.045451559418359114)
(3.333333333333334, -0.12499249153117559)
(5.555555555555557, -0.19229702243202745)
(7.777777777777779, -0.24998711568799192)
(10.0, -0.2999855605079162)
Еще ссылки
Решите дифференциальное уравнение xy’-y=y^2 (х у ’ минус у равно у в квадрате) - различные методы решения и порядка дифференциальных уравнений [Есть ответ!]:
Дифференциальное уравнение
Производная
Интеграл
График функции y =
Идентичные выражения:
xy’-y=y^ два
х у ’ минус у равно у в квадрате
х у ’ минус у равно у в степени два
xy’-y=y2
xy’-y=y²
xy’-y=y в степени 2