AMKbook.Net Задачи должны иметь решение

Задача №1843

Условие

Решить уравнение \(\displaystyle{y'=3x-2y+5}\).

Решение

Полагая \(\displaystyle{u=3x-2y+5}\), получим \(\displaystyle{y=\frac{3x-u+5}{2}}\), \(\displaystyle{y'=\frac{3}{2}-\frac{u'}{2}}\).

\[ \frac{3}{2}-\frac{u'}{2} =u;\; u'=3-2u. \]

Перед разделением переменных рассмотрим случай \(\displaystyle{3-2u=0}\), т.е. \(\displaystyle{u=\frac{3}{2}}\). Непосредственной проверкой несложно убедиться, что эта функция является решением уравнения \(\displaystyle{u'=3-2u}\). Следовательно, функция \(\displaystyle{y=\frac{3x}{2}+\frac{7}{4}}\) является решением исходного уравнения. При условии \(\displaystyle{u\neq\frac{3}{2}}\), получим:

\[ \frac{du}{2u-3}=-dx;\; \int\frac{d(2u-3)}{2u-3}=-2\int{dx};\; \ln|2u-3|=-2x+\ln{C_1}. \]

Здесь \(\displaystyle{C_1\gt{0}}\). Упростим полученное выражение:

\[ |2u-3|=C_1\cdot{e^{-2x}};\; 2u-3=\pm{C_1}\cdot{e^{-2x}}. \]

Переобозначая \(\displaystyle{-4C=\pm{C_1}}\), \(\displaystyle{C\neq{0}}\), получим \(\displaystyle{6x-4y+7=-4C\cdot{e^{-2x}}}\), \(\displaystyle{y=\frac{3x}{2}+\frac{7}{4}+C\cdot{e^{-2x}}}\). Из данного решения при \(\displaystyle{C=0}\) можно получить функцию \(\displaystyle{y=\frac{3x}{2}+\frac{7}{4}}\), найденную ранее.

Ответ:

\(\displaystyle{y=\frac{3x}{2}+\frac{7}{4}+C\cdot{e^{-2x}}}\), \(\displaystyle{C\in{R}}\).

Источники задачи

Задачник №1Берман "Сборник задач по курсу математического анализа"
Глава №14Дифференциальные уравнения
Параграф №1Уравнения первого порядка
Задача №3932