求微分方程xdy/dx-2y=x³e^x在初始条件y|(x=1)=0下的特解.

游客 发布于 2023-12-24 阅读(32)
这是一个一阶线性微分方程。我们可以先将其化为标准形式:

xdy/dx - 2y = x^2e^x

为了找到积分因子,我们需要解这个等式:

d(x^-2) = -2/x dx

积分得到:

-∫x^-2 dx = -∫2/x dx

x^-1 + C = -2ln|x| + C'

所以积分因子是I = e^(∫x^-1 dx) = ex/|x|

现在我们将原方程两边都乘以积分因子:

ex/|x| * (xdy/dx - 2y) = ex/|x| * x^2e^x

这将方程转化为exact方程的形式:

d(yex/|x|) = x^2e^2x dx

现在我们可以对方程两边进行积分:

∫d(yex/|x|) = ∫x^2e^2x dx

ye^x/|x| = (1/2)e^2x + C

给定初始条件y|(x=1)=0,我们可以解出常数C:

0 = (1/2)e^2 + C

C = -e^2/2

所以特解为:

y = e^x/|x| * (-(1/2)e^x + e^2/(2x))

注意:由于x在指数和分母中,所以这个解在x=0处是未定义的。在实际应用中,可能需要根据问题的具体背景来确定解的适用范围。