求微分方程xy′lnx+y=x(lnx+1)的通解

求微分方程xy′lnx+y=x(lnx+1)的通解.
2024-11-18 14:12:15
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回答1:

求微分方程xy′lnx+y=x(lnx+1)的通解
解:先求齐次方程xy′lnx+y=0的通解:
分离变量得dy/y=-dx/(xlnx)
积分之得lny=-∫d(lnx)/lnx=-lnlnx+lnC=ln(C/lnx)
故得齐次方程的通解为y=C/lnx.
将C换成x的函数u,得y=u/lnx............(1)
将(1)对x取导数得y'=(u'lnx-u/x)/ln²x=(u'/lnx)-u/(xln²x)..........(2)
将(1)(2)代入原式并化简得:u'=lnx+1
分离变量得du=(lnx+1)dx
积分之,得u=∫lnxdx+∫dx=xlnx-∫dx+∫dx=xlnx+c
代入(1)式即得原方程的通解为y=(xlnx+c)/lnx=x+(c/lnx).

回答2:

该方程为一阶线性微分方程
y′+

1
xlnx
y=
lnx+1
lnx

因此,P(x)=
1
xlnx
Q(x)=
lnx+1
lnx

代入一阶线性微分方程的求解公式,有
y=e?∫
1
xlnx
dx
(∫
lnx+1
lnx
e
1
xlnx
dx
dx+C)

=
1
lnx
(∫
lnx+1
lnx
?lnxdx+C)

=
1
lnx
(∫( lnx+1 )dx+C)

=
1
lnx
(xlnx+C)

所以,原方程的通解为
y=
1
lnx
(xlnx+C)=x+
C
lnx