方程 y' = (2sqrt(x^2 + y^2) + y)/(x) 是( )A. 齐次方程B. 可分离变量方程C. 一阶线性非齐次方程
A. 齐次方程
B. 可分离变量方程
C. 一阶线性非齐次方程
题目解答
答案
解析
本题考查一阶微分方程类型的判断,解题思路是根据不同类型一阶微分方程的定义,对给定方程进行变形和分析。
1. 齐次方程的判断
齐次方程的定义为:形如$\frac{dy}{dx}=f(\frac{y}{x})$的一阶微分方程称为齐次方程。
对于给定方程$y' = \frac{2\sqrt{x^2 + y^2} + y}{x}$,将其变形为:
$y'=\frac{2\sqrt{x^2 + y^2}}{x}+\frac{y}{x}$
因为$\sqrt{x^2 + y^2}=\vert x\vert\sqrt{1 + (\frac{y}{x})^2}$,当$x\gt0$时,$\sqrt{x^2 + y^2}=x\sqrt{1 + (\frac{y}{x})^2}$,此时$y' = 2\sqrt{1 + (\frac{y}{x})^2}+\frac{y}{x}$;当$x\lt0$时,$\sqrt{x^2 + y^2}=-x\sqrt{1 + (\frac{y}{x})^2}$,此时$y'=- 2\sqrt{1 + (\frac{y}{x})^2}+\frac{y}{x}$。
令$u = \frac{y}{x}$,则$y = ux$,$y'=u + xu'$,原方程可化为关于$u$和$x$的方程,所以原方程是齐次方程。
2. 可分离变量方程的判断
可分离变量方程的定义为:形如$g(y)dy = f(x)dx$的一阶微分方程称为可分离变量方程。
对于方程$y' = \frac{2\sqrt{x^2 + y^2} + y}{x}$,无法将其变形为$g(y)dy = f(x)dx$的形式,所以它不是可分离变量方程。
3. 一阶线性非齐次方程的判断
一阶线性非齐次方程的标准形式为$y'+P(x)y = Q(x)$。
原方程$y' = \frac{2\sqrt{x^2 + y^2} + y}{x}$,由于方程中含有$\sqrt{x^2 + y^2}$,不能化为$y'+P(x)y = Q(x)$的形式,所以它不是一阶线性非齐次方程。