■ 微分方程式 ( y′ ) 2 +4xy′ −4y =0 の解き方
⇔ ( y′ +2x ) 2 −4x2 −4y =0 ⇔ ( y′ +2x ) 2 −4 ( y+x2 )=0
ここで u=y+ x2 とおくと u′ =y′ +2x より,与式は
( u′ ) 2 −4u =0 ⇔ ( u′ ) 2 =4u ⇔ u′ =±2u
と書ける.上式は変数分離形の微分方程式であり,以下のように積分できる.
∫ 12u du =± ∫ dx
⇔ u= ±x+C ( C :積分定数) ⇔ u= (±x+C) 2 = x2 ±2Cx +C2
ここで c=±C とおき, u=y+ x2 を代入すると,一般解
y=2cx +c2 ( c :任意定数)
が得られる.
また, ( u′ ) 2 −4u =0 の解として u=0 も存在するので, u=y+ x2=0 より,
y=− x2
が得られる.この解は一般解から得られるものではないので特異解である.
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