Страница 1 из 1

Однородное дифференциальное уравнение

Добавлено: 02 сен 2010, 20:34
Ranyar
Доброго времени суток.
Имеется уравнение:
$$y'+\frac{y}{x}=\frac{1}{y}$$
Если я правильно определил, то это однородное диф уравнение.
Пытаюсь решить методом замены $$y=ux$$, получается:
$$u'+2u=\frac{1}{ux}$$
Привести выражение к уравнению c разделяющимися переменными не получается или я что-то упускаю из виду.
Попробовал следующий способ:
Известно, что:
$$y'=\frac{1}{x'}$$
Тогда:
$$\frac{1}{x'}=\frac{1}{y}-\frac{y}{x}$$;
$$x'=y-\frac{x}{y}$$
Произвожу замену $$x=yu$$; $$x'=u'y+y$$;
$$u'y+y=y-u$$;
$$\int {\frac{du}{u}}=-\int {\frac{dy}{y}}$$;
$$lnu=-lny+C$$;
a т.к. $$u=\frac{x}{y}$$, то $$lny$$ сокращается и остаётся $$lnx=C$$.

Хотелось бы узнать, верно ли это решение?

Однородное дифференциальное уравнение

Добавлено: 02 сен 2010, 21:01
Alexdemath
Ranyar писал(а):Source of the post
Доброго времени суток.
Имеется уравнение:
$$y'+\frac{y}{x}=\frac{1}{y}$$
Если я правильно определил, то это однородное диф уравнение.
Пытаюсь решить методом замены $$y=ux$$, получается:
$$u'+2u=\frac{1}{ux}$$
Привести выражение к уравнению c разделяющимися переменными не получается или я что-то упускаю из виду.
Попробовал следующий способ:
Известно, что:
$$y'=\frac{1}{x'}$$
Тогда:
$$\frac{1}{x'}=\frac{1}{y}-\frac{y}{x}$$;
$$x'=y-\frac{x}{y}$$
Произвожу замену $$x=yu$$; $$x'=u'y+y$$;
$$u'y+y=y-u$$;
$$\int {\frac{du}{u}}=-\int {\frac{dy}{y}}$$;
$$lnu=-lny+C$$;
a т.к. $$u=\frac{x}{y}$$, то $$lny$$ сокращается и остаётся $$lnx=C$$.

Хотелось бы узнать, верно ли это решение?

Замену сделали неверно, если $$y=xu$$, то $$y'=u+xu'$$.

Вообще, лучше сделайте эту замену: $$y=\frac{u}{x}~\Rightarrow~y'=\frac{xu'-u}{x^2}$$.
Тогда, после упрощений, получите уравнение c разделяющимися переменными

$$uu'=x^2$$

Однородное дифференциальное уравнение

Добавлено: 02 сен 2010, 21:09
СергейП
Ranyar писал(а):Source of the post
Доброго времени суток.
Имеется уравнение:
$$y'+\frac{y}{x}=\frac{1}{y}$$
Если я правильно определил, то это однородное диф уравнение.
Пытаюсь решить методом замены $$y=ux$$, получается:
$$u'+2u=\frac{1}{ux}$$
Привести выражение к уравнению c разделяющимися переменными не получается или я что-то упускаю из виду.
Попробовал следующий способ:
Известно, что:
$$y'=\frac{1}{x'}$$
Тогда:
$$\frac{1}{x'}=\frac{1}{y}-\frac{y}{x}$$;
$$x'=y-\frac{x}{y}$$
Произвожу замену $$x=yu$$; $$x'=u'y+y$$;
$$u'y+y=y-u$$;
$$\int {\frac{du}{u}}=-\int {\frac{dy}{y}}$$;
$$lnu=-lny+C$$;
a т.к. $$u=\frac{x}{y}$$, то $$lny$$ сокращается и остаётся $$lnx=C$$.

Хотелось бы узнать, верно ли это решение?
Разумеется нет.
Вообще-то, по количеству ошибок близко к рекорду.
1. Это не однородное д.у.
2. Переход $$y'=\frac{1}{x'}$$ в таком случае не помогает
3. Вот из этого $$\frac{1}{x'}=\frac{1}{y}-\frac{y}{x}$$ не следует вот это $$x'=y-\frac{x}{y}$$
4. Вот здесь "замена $$x=yu$$; $$x'=u'y+y$$; " неверно, т.к. функция $$u$$, т.e. д.б. $$x'=u'y+u$$

Однородное дифференциальное уравнение

Добавлено: 03 сен 2010, 05:12
venja
Это уравнение Бернулли.

Однородное дифференциальное уравнение

Добавлено: 03 сен 2010, 05:24
СергейП
venja писал(а):Source of the post Это уравнение Бернулли.
Да, a также обобщенное однородное порядка $$k= \frac 12$$
A можно решать и заменой Alexdemath, но эта замена, вроде бы, не типовая. Возможно (не проверял), это подходящий интегрирующий множитель

Однородное дифференциальное уравнение

Добавлено: 03 сен 2010, 06:43
Hottabych
Ranyar писал(а):Source of the post
$$y'+\frac{y}{x}=\frac{1}{y}$$

$$yy'+\frac{y^2}{x}=1$$
$$z=y^2, z'=2yy'$$
$$\frac{z'}{2}+\frac{z}{x}=1$$
A это уже линейное

Однородное дифференциальное уравнение

Добавлено: 03 сен 2010, 06:44
ALEX165
$$1/2 (y^2)'+(y^2)/x=1$$ - линейное первого порядка...