求解可降阶的高阶微分方程(1+x^2)y′′+(y′)^2+1=0

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/05/10 17:42:24
求解可降阶的高阶微分方程(1+x^2)y′′+(y′)^2+1=0

求解可降阶的高阶微分方程(1+x^2)y′′+(y′)^2+1=0
求解可降阶的高阶微分方程
(1+x^2)y′′+(y′)^2+1=0

求解可降阶的高阶微分方程(1+x^2)y′′+(y′)^2+1=0
令z=y'
(1+x^2)z'+z^2+1=0
(1+x^2)dz/dx=-(z^2+1)
dz/(z^2+1)=-dx/(x^2+1)
arctan z=-arctanx+C
z=tan(C-arctanx)
y'=(C-x)/(1+Cx)
积分
1.C=0
y=-x^2/2+D
2.C不等于0
y=积分-1/C+(C+1/C)/(1+Cx)
=-x/C+(1+1/C^2)ln|1+Cx|+D
C,D为任意常数

由于条件没有y,因此设u=y′,原式就变成了变量可分离的常微分方程
(1+x^2)u′+u^2+1=0,
解得
u=(C-x)/(1+Cx),C为常数,
于是有y′=(C-x)/(1+Cx),就是一个求原函数的问题了u是怎么解出来的?arctan u+arctan x =k,k为常数
∴ arctan u=k-arctaqn x,两边取正切,用正切差公式,得...

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由于条件没有y,因此设u=y′,原式就变成了变量可分离的常微分方程
(1+x^2)u′+u^2+1=0,
解得
u=(C-x)/(1+Cx),C为常数,
于是有y′=(C-x)/(1+Cx),就是一个求原函数的问题了

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