AMKbook.Net Задачи должны иметь решение

Задача №2158

Условие

Найти общий интеграл дифференциального уравнения \(\displaystyle{\left(e^{2x}+5\right)dy+ye^{2x}dx=0}\). (Ответ представить в виде \(\displaystyle{\psi(x,y)=C}\)).

Решение

Это дифференциальное уравнение с разделяющимися переменными. Непосредственной подстановкой убеждаемся, что \(\displaystyle{y=0}\) – решение данного уравнения. При условии \(\displaystyle{y\neq{0}}\) разделяем переменные, после чего интегрируем:

\[ \left(e^{2x}+5\right)dy=-ye^{2x}dx;\; \frac{dy}{y}=-\frac{e^{2x}dx}{e^{2x}+5}.\\ \int\frac{dy}{y}=-\int\frac{e^{2x}dx}{e^{2x}+5};\; \int\frac{dy}{y}=-\frac{1}{2}\int\frac{d\left(e^{2x}+5\right)}{e^{2x}+5}.\\ \ln|y|=-\frac{1}{2}\ln\left(e^{2x}+5\right)+\ln{C_1};\; \ln|y|=\ln\frac{C_1}{\sqrt{e^{2x}+5}}. \]

Здесь \(\displaystyle{C_1\gt{0}}\). Из последнего равенства получаем: \(\displaystyle{|y|=\frac{C_1}{\sqrt{e^{2x}+5}}}\), откуда \(\displaystyle{y=\frac{\pm{C_1}}{\sqrt{e^{2x}+5}}}\). Переобозначая \(\displaystyle{\pm{C_1}}\) как \(\displaystyle{C}\) (при этом \(\displaystyle{C\in{R}\setminus\{0\}}\)), получим \(\displaystyle{y=\frac{C}{\sqrt{e^{2x}+5}}}\).

Ранее найденное решение \(\displaystyle{y=0}\) можно получить из выражения \(\displaystyle{y=\frac{C}{\sqrt{e^{2x}+5}}}\) при \(\displaystyle{C=0}\). Следовательно, общий интеграл данного уравнения будет таким: \(\displaystyle{y\sqrt{e^{2x}+5}=C}\), где \(\displaystyle{C\in{R}}\).

Ответ:

\(\displaystyle{y\sqrt{e^{2x}+5}=C}\)

Источники задачи

Задачник №6Кузнецов "Сборник заданий по высшей математике"
Раздел №5Дифференциальные уравнения
Параграф №3Расчётные задания
Задача №1
Пункт №7