题目
方程(dy)/(dx) = e^x-2y的通解是().A. e^2y = Ce^xB. e^2y = 2Ce^xC. e^2y = 2e^x + CD. y = 2x + C
方程$\frac{dy}{dx} = e^{x-2y}$的通解是().
A. $e^{2y} = Ce^x$
B. $e^{2y} = 2Ce^x$
C. $e^{2y} = 2e^x + C$
D. $y = 2x + C$
题目解答
答案
C. $e^{2y} = 2e^x + C$
解析
本题考查可分离变量的一阶微分方程的求解。解题思路是先将给定的微分方程进行变量分离,然后对分离后的方程两边分别积分,最后通过化简得到通解。
步骤一:分离变量
已知方程$\frac{dy}{dx} = e^{x - 2y}$,根据指数运算法则$a^{m-n}=\frac{a^m}{a^n}$,可将方程变形为$\frac{dy}{dx} = \frac{e^x}{e^{2y}}$。
两边同时乘以$e^{2y}dx$,得到$e^{2y}dy = e^xdx$,此时变量已分离。
步骤二:两边积分
对$e^{2y}dy = e^xdx$两边分别积分:
- 对$\int e^{2y}dy$,令$u = 2y$,则$du = 2dy$,$dy=\frac{1}{2}du$,那么$\int e^{2y}dy=\frac{1}{2}\int e^udu$。
根据积分公式$\int e^udu = e^u + C_1$,可得$\frac{1}{2}\int e^udu=\frac{1}{2}e^u + C_1=\frac{1}{2}e^{2y} + C_1$。 - 对$\int e^xdx$,根据积分公式$\int e^xdx = e^x + C_2$。
所以$\frac{1}{2}e^{2y} + C_1 = e^x + C_2$。
步骤三:化简通解
令$C = 2(C_2 - C_1)$,则$\frac{1}{2}e^{2y}=e^x+\frac{C}{2}$,两边同时乘以$2$,得到$e^{2y} = 2e^x + C$。