我怎样才能解决这个微分方程?

我怎样才能解决这个微分方程?
Anonim

回答:

#y = -1 /(e ^(x)e ^ y) - 1 /(3e ^ ye ^( - 3x))+ C / e ^ y + 1#

说明:

这是一个 可分微分方程 ,这只是意味着它可以分组 #X# 条款和 #Y# 等式两边的术语。所以,这就是我们首先要做的事情:

#(e ^ x)y dy / dx = e ^( - y)+ e ^( - 2x)* e ^( - y)#

#=>(e ^ x)dy / dx = e ^( - y)/ y(1 + e ^( - 2x))#

#=> e ^ x /(1 + e ^( - 2x))dy / dx = e ^( - y)/ y#

现在,我们希望得到 dy在y的一侧,而dx在x的一侧。 我们需要做一些重新安排:

#(1 + e ^( - 2x))/ e ^ x dx = y / e ^( - y)dy#

现在,我们整合双方:

#int((1 + e ^( - 2x))/ e ^ x)dx = int y / e ^( - y)dy#

让我们依次做每个积分:

  1. #int((1 + e ^( - 2x))/ e ^ x)dx#

首先,让我们通过加/减规则将它分成2个单独的积分:

#=> int(1 / e ^ x)dx + int(e ^( - 2x))/ e ^ xdx#

这些看起来很烦人。但是,我们可以给它们一些改造,使它们看起来更好(并且更容易解决):

#=> int(e ^( - x))dx + int(e ^( - 3x))dx#

这两个现在都很简单 #U# - 替代积分。如果你设置 #u = -x##-3x# 你会得到答案:

#=> -e ^( - x) - e ^( - 3x)/ 3 + C#

  1. #int y / e ^( - y)dy#

#如果我们将负指数设为正数,我们得到:

#int(YE ^ y)的DY#

我们需要为此部分使用集成。公式是:

#int(UV)DY = UV-INT(V * DU)#

我们准备好了 #u = y#,和 #dv = e ^ y dy#。原因是我们想要一个简单的 ##杜 最终的整合,也因为 #E 1 Y# 很容易整合。

所以:

#u = y#

#=> du = dy#

#dv = e ^ y dy#

#v = e ^ y#

现在,我们只是堵塞和突突:

#=> int(ye ^ y)dy = ye ^ y - int(e ^ y)dy#

#= ye ^ y - e ^ y#

把一切都放回去:

#ye ^ y - e ^ y = -e ^( - x) - e ^( - 3x)/ 3 + C#

摆脱负面指数:

#ye ^ y - e ^ y = -1 / e ^(x) - 1 /(3e ^( - 3x))+ C#

这是一个相当不错的最终答案。如果你想解决 #Y#,你可以,你最终会

#y = -1 /(e ^(x)e ^ y) - 1 /(3e ^ ye ^( - 3x))+ C / e ^ y + 1#

请注意,我们没有 #+ C# 关于这个等式的LHS。这样做的原因是,即使我们确实这样做了,我们最终会从RHS中减去它,任意常数减去任意常数仍然(等待它)一个任意常数。因此,对于这些问题,只要你有你的 #+ C# 在等式的任何一边,你会没事的。

希望有帮助:)