( 1 ) x ( y ′ ) 2 − 2 y y ′ + x = 0 ; ( 2 ) x 2 y ′ ′ − x y ′ + y = 0 ; ( 3 ) x y ′ ′ ′ + 2 y ′ ′ + x 2 y = 0 ; ( 4 ) ( 7 x − 6 y ) d x + ( x + y ) d y = 0 ; ( 5 ) L d 2 Q d t 2 + R d Q d t + Q C = 0 ; ( 6 ) d ρ d θ + ρ = s i n 2 θ . (1) x(y′)2−2yy′+x=0; (2) x2y″ (1) x(y′)2−2yy′+x=0; (2) x2y′′−xy′+y=0; (3) xy′′′+2y′′+x2y=0; (4) (7x−6y)dx+(x+y)dy=0; (5) Ldt2d2Q+RdtdQ+CQ=0; (6) dθdρ+ρ=sin2 θ.
( 1 ) 一阶 ( 2 ) 二阶 ( 3 ) 三阶 ( 4 ) 一阶 ( 5 ) 二阶 ( 6 ) 一阶 (1) 一阶 (2) 二阶 (3) 三阶 (4) 一阶 (5) 二阶 (6) 一阶
( 1 ) x y ′ = 2 y , y = 5 x 2 ; ( 2 ) y ′ ′ + y = 0 , y = 3 s i n x − 4 c o s x ; ( 3 ) y ′ ′ − 2 y ′ + y = 0 , y = x 2 e x ; ( 4 ) y ′ ′ − ( λ 1 + λ 2 ) y ′ + λ 1 λ 2 y = 0 , y = C 1 e λ 1 x + C 2 e λ 2 x (1) xy′=2y,y=5x2; (2) y′′+y=0,y=3sin x−4cos x; (3) y′′−2y′+y=0,y=x2ex; (4) y′′−(λ1+λ2)y′+λ1λ2y=0,y=C1eλ1x+C2eλ2x
( 1 ) y ′ = 10 x , x y ′ = 10 x 2 , 2 y = 10 x 2 ,所以, y = 5 x 2 是微分方程的解。 ( 2 ) y ′ = 3 c o s x + 4 s i n x , y ′ ′ = − 3 s i n x + 4 c o s x , y ′ ′ + y = − 3 s i n x + 4 c o s x + 3 s i n x − 4 c o s x = 0 , 所以, y = 3 s i n x − 4 c o s x 是微分方程的解。 ( 3 ) y ′ = 2 x e x + x 2 e x , y ′ ′ = 2 e x + 2 x e x + 2 x e x + x 2 e x , y ′ ′ − 2 y ′ + y = 2 e x + 2 x e x + 2 x e x + x 2 e x − 4 x e x − 2 x 2 e x + x 2 e x = 2 e x ≠ 0 ,所以, y = x 2 e x 不是微分方程的解。 ( 4 ) y ′ = C 1 λ 1 e λ 1 x + C 2 λ 2 e λ 2 x , y ′ ′ = C 1 λ 1 2 e λ 1 x + C 2 λ 2 2 e λ 2 x , y ′ ′ − ( λ 1 + λ 2 ) y ′ + λ 1 λ 2 y = C 1 λ 1 2 e λ 1 x + C 2 λ 2 2 e λ 2 x − ( λ 1 + λ 2 ) ( C 1 λ 1 e λ 1 x + C 2 λ 2 e λ 2 x ) + λ 1 λ 2 ( C 1 e λ 1 x + C 2 e λ 2 x ) = 0 所以, y = C 1 e λ 1 x + C 2 e λ 2 x 是微分方程的解。 (1) y′=10x,xy′=10x2,2y=10x2,所以,y=5x2是微分方程的解。 (2) y′=3cos x+4sin x,y′′=−3sin x+4cos x,y′′+y=−3sin x+4cos x+3sin x−4cos x=0, 所以,y=3sin x−4cos x是微分方程的解。 (3) y′=2xex+x2ex,y′′=2ex+2xex+2xex+x2ex, y′′−2y′+y=2ex+2xex+2xex+x2ex−4xex−2x2ex+x2ex=2ex=0,所以,y=x2ex不是微分方程的解。 (4) y′=C1λ1eλ1x+C2λ2eλ2x,y′′=C1λ12eλ1x+C2λ22eλ2x, y′′−(λ1+λ2)y′+λ1λ2y=C1λ12eλ1x+C2λ22eλ2x−(λ1+λ2)(C1λ1eλ1x+C2λ2eλ2x)+λ1λ2(C1eλ1x+C2eλ2x)=0 所以,y=C1eλ1x+C2eλ2x是微分方程的解。
( 1 ) ( x − 2 y ) y ′ = 2 x − y , x 2 − x y + y 2 = C ; ( 2 ) ( x y − x ) y ′ ′ + x y ′ 2 + y y ′ − 2 y ′ = 0 , y = l n ( x y ) . (1) (x−2y)y′=2x−y,x2−xy+y2=C; (2) (xy−x)y′′+xy′2+yy′−2y′=0,y=ln(xy).
( 1 ) 方程 x 2 − x y + y 2 = C 两端求导,得 2 x − ( y + x y ′ ) + 2 y y ′ = 0 ,即 ( x − 2 y ) y ′ = 2 x − y , 所以, x 2 − x y + y 2 = C 是微分方程的解。 ( 2 ) 方程 y = l n ( x y ) 两端对 x 求导,得 y ′ = y + x y ′ x y ,即 ( x y − x ) y ′ − y = 0 ,再对上式两端对 x 求导, 得 ( y + x y ′ − 1 ) y ′ + ( x y − x ) y ′ ′ − y ′ = 0 ,即 ( x y − x ) y ′ ′ + x y ′ 2 + y y ′ − 2 y ′ = 0 , 所以, y = l n ( x y ) 是微分方程的解。 (1) 方程x2−xy+y2=C两端求导,得2x−(y+xy′)+2yy′=0,即(x−2y)y′=2x−y, 所以,x2−xy+y2=C是微分方程的解。 (2) 方程y=ln(xy)两端对x求导,得y′=xyy+xy′,即(xy−x)y′−y=0,再对上式两端对x求导, 得(y+xy′−1)y′+(xy−x)y′′−y′=0,即(xy−x)y′′+xy′2+yy′−2y′=0, 所以,y=ln(xy)是微分方程的解。
( 1 ) x 2 − y 2 = C , y ∣ x = 0 = 5 ; ( 2 ) y = ( C 1 + C 2 x ) e 2 x , y ∣ x = 0 = 0 , y ′ ∣ x = 0 = 1 ; ( 3 ) y = C 1 s i n ( x − C 2 ) , y ∣ x = π = 1 , y ′ ∣ x = π = 0. (1) x2−y2=C,y∣x=0=5; (2) y=(C1+C2x)e2x,y∣x=0=0,y′∣x=0=1; (3) y=C1sin(x−C2),y∣x=π=1,y′∣x=π=0.
( 1 ) 将 x = 0 , y = 5 代入函数中,得 C = − 25 ,即 x 2 − y 2 = − 25 ( 2 ) 由 y = ( C 1 + C 2 x ) e 2 x ,得 y ′ = ( C 2 + 2 C 1 + 2 C 2 x ) e 2 x ,将 x = 0 , y = 0 及 y ′ = 1 代入函数, 得 C 1 = 0 , 2 C 1 + C 2 = 1 ,即 C 1 = 0 , C 2 = 1 , y = x e 2 x . ( 3 ) 由 y = C 1 s i n ( x − C 2 ) ,得 y ′ = C 1 c o s ( x − C 2 ) ,将 x = π , y = 1 及 y ′ = 0 代入函数, 得 { 1 = C 1 s i n ( π − C 2 ) = C 1 s i n C 2 , ( 1 ) 0 = C 1 c o s ( π − C 2 ) = − C 1 c o s C 2 , ( 2 ) ,由 ( 1 ) 2 + ( 2 ) 2 得 C 1 2 = 1 ,取 C 1 = 1 ,由 ( 1 ) 得 C 2 = 2 k π + π 2 , 所以, y = s i n ( x − 2 k π − π 2 ) = − c o s x . (1) 将x=0,y=5代入函数中,得C=−25,即x2−y2=−25 (2) 由y=(C1+C2x)e2x,得y′=(C2+2C1+2C2x)e2x,将x=0,y=0及y′=1代入函数, 得C1=0,2C1+C2=1,即C1=0,C2=1,y=xe2x. (3) 由y=C1sin(x−C2),得y′=C1cos(x−C2),将x=π,y=1及y′=0代入函数, 得⎩ ⎨ ⎧1=C1sin(π−C2)=C1sin C2, (1)0=C1cos(π−C2)=−C1cos C2, (2),由(1)2+(2)2得C12=1,取C1=1,由(1)得C2=2kπ+2π, 所以,y=sin(x−2kπ−2π)=−cos x.
( 1 ) 曲线在点 ( x , y ) 处的切线的斜率等于该点横坐标的平方; ( 2 ) 曲线上点 P ( x , y ) 处的法线与 x 轴的交点为 Q ,且线段 P Q 被 y 轴平分。 (1) 曲线在点(x, y)处的切线的斜率等于该点横坐标的平方; (2) 曲线上点P(x, y)处的法线与x轴的交点为Q,且线段PQ被y轴平分。
( 1 ) 设曲线方程为 y = y ( x ) ,它在点 ( x , y ) 处的切线斜率为 y ′ ,根据条件,有 y ′ = x 2 为曲线方程所满足的微分方程。 ( 2 ) 设曲线方程为 y = y ( x ) ,因它在点 P ( x , y ) 处的切线斜率为 y ′ ,所以该点处法线斜率为 − 1 y ’ , 根据条件可知 P Q 之中点位与 y 轴上,所以点 Q 的坐标是 ( − x , 0 ) ,于是有 y = 0 x − ( − x ) = − 1 y ′ , 即微分方程为 y y ′ + 2 x = 0. (1) 设曲线方程为y=y(x),它在点(x, y)处的切线斜率为y′,根据条件,有y′=x2为曲线方程所满足的微分方程。 (2) 设曲线方程为y=y(x),因它在点P(x, y)处的切线斜率为y′,所以该点处法线斜率为−y’1, 根据条件可知PQ之中点位与y轴上,所以点Q的坐标是(−x, 0),于是有x−(−x)y=0=−y′1, 即微分方程为yy′+2x=0.
因为 d P d T 与 P 成正比,与 T 2 成反比,若比例系数为 k ,则有 d P d T = k P T 2 因为dTdP与P成正比,与T2成反比,若比例系数为k,则有dTdP=kT2P
设雪堆在时刻 t 的体积为 V = 2 3 π r 3 ,侧面积 S = 2 π r 2 ,根据题意可知 d V d t = 2 π r 2 d r d t = − k S = − 2 π k r 2 , 得 d r d t = − k ,积分得 r = − k t + C ,由 r ∣ t = 0 = r 0 ,得 C = r 0 , r = r 0 − k t ,又因为 V ∣ t = 3 = 1 8 V ∣ t = 0 , 即 2 3 π ( r 0 − 3 k ) 3 = 1 8 ⋅ 2 3 π r 0 3 ,得 k = 1 6 r 0 ,从而得 r = r 0 − 1 6 r 0 t ,所以,雪堆全部融化时, r = 0 , 得 t = 6 ,即雪堆全部融化需 6 小时 . 设雪堆在时刻t的体积为V=32πr3,侧面积S=2πr2,根据题意可知dtdV=2πr2dtdr=−kS=−2πkr2, 得dtdr=−k,积分得r=−kt+C,由r∣t=0=r0,得C=r0,r=r0−kt,又因为V∣t=3=81V∣t=0, 即32π(r0−3k)3=81⋅32πr03,得k=61r0,从而得r=r0−61r0t,所以,雪堆全部融化时,r=0, 得t=6,即雪堆全部融化需6小时.