题目
全微分方程 (1+e^x/y)dx+e^x/y(1-(x)/(y))dy=0 的通解为()A. x-ye^x/y=CB. x+ye^x/y=CC. -x+ye^x/y=CD. -x-ye^x/y=C
全微分方程 $(1+e^{x/y})dx+e^{x/y}\left(1-\frac{x}{y}\right)dy=0$ 的通解为()
A. $x-ye^{x/y}=C$
B. $x+ye^{x/y}=C$
C. $-x+ye^{x/y}=C$
D. $-x-ye^{x/y}=C$
题目解答
答案
B. $x+ye^{x/y}=C$
解析
步骤 1:将方程改写为 $\frac{dx}{dy}$ 的形式
原方程为 $(1+e^{x/y})dx+e^{x/y}\left(1-\frac{x}{y}\right)dy=0$,可以改写为:
\[ (1+e^{x/y})\frac{dx}{dy} = -e^{x/y}\left(1-\frac{x}{y}\right) \]
步骤 2:引入变量 $p = \frac{x}{y}$,并代入方程
令 $p = \frac{x}{y}$,则 $x = py$,$\frac{dx}{dy} = p + y\frac{dp}{dy}$。代入得:
\[ p + y\frac{dp}{dy} = -\frac{e^p(1-p)}{1+e^p} \]
步骤 3:整理并分离变量
整理上式,得到:
\[ y\frac{dp}{dy} = -\frac{e^p + p}{1+e^p} \]
分离变量,得到:
\[ \frac{1+e^p}{e^p + p}dp = -\frac{1}{y}dy \]
步骤 4:两边积分
对两边积分,得到:
\[ \ln|e^p + p| = -\ln|y| + C_1 \]
整理得到:
\[ y(e^p + p) = C \]
步骤 5:代回 $p = \frac{x}{y}$,得到通解
代回 $p = \frac{x}{y}$,得到:
\[ y\left(e^{\frac{x}{y}} + \frac{x}{y}\right) = C \]
整理得到:
\[ x + ye^{\frac{x}{y}} = C \]
原方程为 $(1+e^{x/y})dx+e^{x/y}\left(1-\frac{x}{y}\right)dy=0$,可以改写为:
\[ (1+e^{x/y})\frac{dx}{dy} = -e^{x/y}\left(1-\frac{x}{y}\right) \]
步骤 2:引入变量 $p = \frac{x}{y}$,并代入方程
令 $p = \frac{x}{y}$,则 $x = py$,$\frac{dx}{dy} = p + y\frac{dp}{dy}$。代入得:
\[ p + y\frac{dp}{dy} = -\frac{e^p(1-p)}{1+e^p} \]
步骤 3:整理并分离变量
整理上式,得到:
\[ y\frac{dp}{dy} = -\frac{e^p + p}{1+e^p} \]
分离变量,得到:
\[ \frac{1+e^p}{e^p + p}dp = -\frac{1}{y}dy \]
步骤 4:两边积分
对两边积分,得到:
\[ \ln|e^p + p| = -\ln|y| + C_1 \]
整理得到:
\[ y(e^p + p) = C \]
步骤 5:代回 $p = \frac{x}{y}$,得到通解
代回 $p = \frac{x}{y}$,得到:
\[ y\left(e^{\frac{x}{y}} + \frac{x}{y}\right) = C \]
整理得到:
\[ x + ye^{\frac{x}{y}} = C \]