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微分方程式・変数分離形

(3x+2y+1)dx-(9x+6y+4)dy=0 という問題なのですが、u=9x+6y+4とおいて、 u'=9+6y' 3x+2y+1=1/3*(9x+6y)+1=1/3*(u-1) y'=(u'-9)/6=(u-1)/(3u)と変形して変数分離形にしようとしたのですが、 u/(11u-2)*u'=1 を積分しようとしてもできません。この形が悪いのでしょうか?それとも積分できるのでしょうか?どなたかご指摘お願いします。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • arrysthmia
  • ベストアンサー率38% (442/1154)
回答No.1

ちゃんと変数分離できてるじゃないですか。 x = ∫{ u/(11 u - 2) }(du/dx)dx = ∫(1/11){ 1 + 2/(11 u - 2) }du でしょう? 後は、v = 11 u - 2 とか置換してもよいし。

bannzisai
質問者

お礼

素早い返答ありがとうございます!置換は頭にありませんでした…数学はずいぶん錆びついてていやになってしまいます(涙)前回に引き続きありがとうございました!

その他の回答 (1)

  • Knotopolog
  • ベストアンサー率50% (564/1107)
回答No.2

u/(11u-2)*u'=1 は,#1さんが指摘しておられる通り,変数分離形になっていますので, 変形してすると, u/(11u-2)*du/dx=1 ですから, u/(11u-2)*du=dx これを積分すると,C を積分定数として, ∫u*du/(11u-2)=x+C ここで,#1さんに習って, v = 11 u-2 とおくと u=(v+2)/11 dv = 11 du,   (dv/dx=11 du/dx) du=dv/11 ですから ∫u*du/(11u-2)=∫{(v+2)/11}*{dv/11}/v =x+C これを計算すると, (1/11^2)∫(v+2)*dv/v =(1/11^2)∫(1+2/v)*dv =x+C (1/11^2){∫1*dv+2*∫dv/v }=x+C (1/11^2){v+2*log(v)}=x+C v+2*log(v)=11^2*x+C,    (11^2*C=C とおく) この v は v=11 u-2 v=11(9x+6y+4)-2 =11(9x+6y)+42 ですから,一般解は, 11(9x+6y)+42+2*log(11(9x+6y)+42)=11^2*x+C となります.この一般解は,一般的に,x, y について初等関数では表示できません.

bannzisai
質問者

お礼

丁寧な解説ありがとうございます!大きな係数がつくと不安になりますね(汗)

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