微分方程式の問題

線形微分方程式に関する問題

■問題

次の微分方程式の一般解を求めなさい.

y ′ −( e x 2 +2xy+y )=0

■答

y=− e x 2 +C e x 2 e x

■ヒント

線形微分方程式の一般解の公式を利用する

線形微分方程式

y ′ +P( x )y=Q( x )

一般解

y= e − ∫ Pdx ( ∫ Q e ∫ Pdx dx +C )

■解き方

y'−( e x 2 +2xy+y )=0  ・・・(1)

(1)式を整理する.

y ′ −( e x 2 +2xy+y )=0

y ′ − e x 2 −2xy−y=0

y ′ −2xy−y= e x 2

y ′ −( 2x+1 )y= e x 2

線形微分方程式の一般解の公式を利用する

(⇒詳しくはこちら)

線形微分方程式

y ′ +P( x )y=Q( x )

の一般解は

y= e − ∫ Pdx ( ∫ Q e ∫ Pdx dx +C )

このことを利用すると,(2)の一般解は次のような式で求まる.

y= e ∫ ( 2x+1 )dx ( ∫ e x 2 e − ∫ ( 2x+1 )dx dx +C )

積分すると

y = e ( x 2 +x ) ( ∫ e x 2 e −( x 2 +x ) dx +C )

= e x 2 e x ( ∫ e x 2 e − x 2 e −x dx +C )

= e x 2 e x ( ∫ e −x dx +C )

= e x 2 e x ( − e −x +C )

=− e x 2 +C e x 2 e x

=− e x 2 +C e x 2 +x

 

ホーム>>カテゴリー分類>>微分>>微分方程式>>線形微分方程式に関する問題>> y ′ −( e x 2 +2xy+y )=0

最終更新日: 2023年6月20日