Loading Web-Font TeX/Math/Italic
Зарегистрироваться
Seekland Info сообщество взаимопомощи студентов и школьников. / Seekland Info спільнота взаємодопомоги студентів і школярів.

Решить дифференциальное уравнение y = xy' + \frac{y'}{ \ln(y')}


0 Голосов
Дмитрий
Posted Март 25, 2014 by Дмитрий
Категория: Математический анализ
Всего просмотров: 1125

Решить дифференциальное уравнение y = xy' + \frac{y'}{ \ln(y')}

Теги: дифференциальное уравнение, дифференциальное уравнение Лагранжа, дифференциальное уравнение Клеро

Лучший ответ


0 Голосов
Вячеслав Морг
Posted Март 25, 2014 by Вячеслав Моргун

Решить дифференциальное уравнение: y = xy' + \frac{y'}{ \ln(y')}
Решение: данное дифференциальное уравнение является частным случаем уравнения Лагранжа y = \phi(y')x + \psi(y'), при условии что \phi(y') = y'


Это уравнение называется уравнением Клеро y = y'x + \psi(y')


Данное уравнение решается по следующему алгоритму:


1. Применяем замену y' = \frac{dy}{dx} = p => dy = pdx.
Подставляем замену в дифференциальное уравнение y = xy' + \frac{y'}{ \ln(y')} => y = xp + \frac{p}{ \ln(p)}


2. Дифференцируем уравнение: dy = pdx + xdp + \frac{\ln(p) - \frac{p}{p}}{ \ln^2(p)}dp => dy = pdx + xdp + \frac{\ln(p) - 1}{ \ln^2(p)}dp =>
из пункта (1)  учтем, что dy = pdx, подставляем pdx = pdx + xdp + \frac{\ln(p) - 1}{ \ln^2(p)}dp => 0 = xdp + \frac{\ln(p) - 1}{ \ln^2(p)}dp =>
выносим за скобки dp (x + \frac{\ln(p) - 1}{ \ln^2(p)})dp = 0 =>
возможны два решения этого дифференциального уравнения \begin{cases}dp = 0\\x + \frac{\ln(p) - 1}{ \ln^2(p)} = 0 \end{cases} => \begin{cases}p = C\\x = - \frac{\ln(p) - 1}{ \ln^2(p)}  \end{cases}
получили, что p является производной константой, т.е. p = C


3. Общее решение уравнения Клеро:
Общим решением уравнения Клеро является семейство прямых, запишем его: согласно п.2 параметр p=C. Подставляем значение параметра в уравнение y = xp + \frac{p}{ \ln(p)}, получаем y = xC + \frac{C}{ \ln(C)}

где C - произвольная постоянная. Согласно ОДЗ дроби и логарифма C > 0; \quad C \ne 1 => C \in (0;1) \cup (1; +\infty)


4. Особое решение уравнения Клеро:
особым решением уравнения Клеро является кривая при значении  x = - \frac{\ln(p) - 1}{ \ln^2(p)}, запишем его  \begin{cases}y = xp + \frac{p}{ \ln(p)}\\x = - \frac{\ln(p) - 1}{ \ln^2(p)} \end{cases}  => \begin{cases}y =  \frac{p}{ \ln^2(p)} \\x = - \frac{\ln(p) - 1}{ \ln^2(p)} \end{cases}


Ответ: общим решением уравнения Клеро будет семья прямых y = xC + \frac{C}{ \ln(C)}, где C - произвольная постоянная C \in (0;1) \cup (1; +\infty).
особым решением уравнения Клеро является кривая, которая огибает семью прямых общего решения  \begin{cases}y =  \frac{p}{ \ln^2(p)} \\x = - \frac{\ln(p) - 1}{ \ln^2(p)} \end{cases}