题目
Problem
Obtain the general solution of the equation
x2dxdy+(xcotx+2)xy=4sinx0<x<π
Give your answer in the form y=f(x)
(8)
解答
解法一
思路
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这是一个一阶线性微分方程。先除以 x2,化成
dxdy+P(x)y=Q(x)。
积分因子来自 ∫(cotx+x2)dx。由于 0<x<π,sinx>0,所以 ln(sinx) 不需要额外讨论绝对值符号。
### 答题过程
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Divide by x2:
dxdy+(cotx+x2)y=x24sinx
The integrating factor is
IF===e∫(cotx+x2)dxeln(sinx)+2lnxx2sinx
Multiplying the differential equation by x2sinx gives
dxd(x2sinxy)==x2sinx⋅x24sinx4sin2x
Integrate:
x2sinxy===∫4sin2xdx∫2(1−cos2x)dx2x−sin2x+C
Therefore
y=x2sinx2x−sin2x+C