AMKbook.Net Задачи должны иметь решение

Задача №1855

Условие

Найти общее решение уравнения \(xy''=y'\).

Решение

Замена \(y'=p(x)\), \(y''=p'\) приводит к уравнению \(xp'=p\). Непосредственной подстановкой убеждаемся, что \(p=0\) – решение полученного уравнения. При условии \(p\neq{0}\) разделяем переменные и интегрируем:

\[ x\frac{dp}{dx}=p;\;\frac{dp}{p}=\frac{dx}{x}.\\ \int\frac{dp}{p}=\int\frac{dx}{x};\;\ln|p|=\ln|x|+\ln\overline{C}_1;\;\overline{C}_1\gt{0}. \]

Из последнего равенства имеем \(|p|=\overline{C}_1\cdot|x|\), т.е. \(p=\pm\overline{C}_1{x}\). Переобозначая \(\pm\overline{C}_1\) как \(C_1\), где \(C_1\in{R}\setminus\{0\}\), получим \(p=C_1x\).

Решение \(p=0\), найденное ранее, можно получить из выражения \(p=C_1x\) при \(C_1=0\). Следовательно, условие \(C_1\in{R}\setminus\{0\}\) можно изменить, приняв \(C_1\in{R}\).

Итак, \(p=C_1x\), где \(C_1\in{R}\). Вспоминая, что \(y'=p\), получим:

\[ y'=C_1x;\;y=C_1\int{x}dx=\frac{C_1x^2}{2}+C_2. \]

Переобозначая \(\frac{C_1}{2}\) как \(C_1\), получим общее решение: \(y=C_1x^2+C_2\).

Ответ: \(y=C_1x^2+C_2\)
Задачник №1Берман "Сборник задач по курсу математического анализа"
Глава №14Дифференциальные уравнения
Параграф №3Уравнения второго и высших порядков
Задача №4158