题目
微分方程(dy)/(dx)=2y的通解A. y=e^2x+CB. y=2x+CC. y=2CxD. y=Ce^2x
微分方程$\frac{dy}{dx}=2y$的通解
A. $y=e^{2x}+C$
B. $y=2x+C$
C. $y=2Cx$
D. $y=Ce^{2x}$
题目解答
答案
C. $y=2Cx$
解析
考查要点:本题主要考查可分离变量的一阶微分方程的解法,需要掌握变量分离法的基本步骤。
解题核心思路:
将微分方程中的变量$y$和$x$分离到等式两边,分别积分后得到通解。关键点在于正确分离变量并处理积分常数。
破题关键:
- 将方程整理为$\frac{dy}{y} = 2dx$的形式;
- 对两边分别积分,注意积分常数的处理;
- 将结果整理为显式表达式。
步骤1:分离变量
原方程$\frac{dy}{dx} = 2y$可变形为:
$\frac{dy}{y} = 2dx$
此时,所有含$y$的项在左边,含$x$的项在右边。
步骤2:两边积分
对左边积分$\int \frac{1}{y} dy$,结果为$\ln|y| + C_1$;
对右边积分$\int 2 dx$,结果为$2x + C_2$。
合并常数项后得:
$\ln|y| = 2x + C$
(其中$C = C_2 - C_1$为新的积分常数)
步骤3:整理通解
对等式两边取指数消去对数:
$|y| = e^{2x + C} = e^{C} \cdot e^{2x}$
令$C' = e^{C}$($C'$仍为任意常数),则通解为:
$y = C' e^{2x}$
通常写作$y = C e^{2x}$($C$为任意常数)。