ydx+(x^2-4x)dy=0的通解
首先,我们可以将方程变形为:
$$ydx+(x^2-4x)dy=0$$
然后,我们来尝试寻找一个积分因子,使得方程可以通过乘上这个积分因子而变成一个恰当方程。设积分因子为 $u(x,y)$,则有:
$$\frac{\partial}{\partial y}(uy)=u\frac{\partial y}{\partial y}+y\frac{\partial u}{\partial y}=u$$
$$\frac{\partial}{\partial x}(ux^2-4ux)=2ux+u\frac{\partial x^2}{\partial x}-4u=u(2x-4)$$
则要使得方程可以通过乘上积分因子变成一个恰当方程,必须满足:
$$\frac{u}{y}=\frac{2x-4}{x^2-4x}$$
$$u=\frac{2x-4}{y(x-4)}$$
因此,我们可以将原方程乘上积分因子 $\frac{2x-4}{y(x-4)}$,得到:
$$\frac{2x-4}{y}dx+\frac{(x^2-4x)2x-4}{x-4}dy=0$$
然后,我们来寻找这个恰当方程的解。根据恰当方程的定义,它必须能够表示为某个函数 $F(x,y)$ 的全微分形式,即:
$$dF=\frac{\partial F}{\partial x}dx+\frac{\partial F}{\partial y}dy=0$$
因此,我们可以通过对 $F(x,y)$ 进行求导,得到:
$$\frac{\partial F}{\partial x}=\frac{(x^2-4x)2x-4}{x-4}$$
$$\frac{\partial F}{\partial y}=\frac{2x-4}{y}$$
对 $\frac{\partial F}{\partial x}$ 进行积分,得到:
$$F(x,y)=\int\frac{(x^2-4x)2x-4}{x-4}dx+C(y)$$
对 $C(y)$ 进行求导,得到:
$$\frac{\partial C}{\partial y}=\frac{2x-4}{y}$$
对 $C(y)$ 进行积分,得到:
$$C(y)=\int\frac{2x-4}{y}dy=D(x)-2\ln|y|$$
因此,原方程的通解为:
$$F(x,y)=\int\frac{(x^2-4x)2x-4}{x-4}dx+D(x)-2\ln|y|=0$$
其中,$D(x)$ 是任意可微函数。
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