已知 ,其中 ,。通过换元 ,证明该微分方程可以转化为 由此求出 关于 的通解。
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完整解法
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1. Differentiate the given substitution $u = \frac{y}{x}$ with respect to $x$.
Rearranging , we have .
Differentiating with respect to using the product rule:
2. Substitute $y$ and $\frac{dy}{dx}$ into the differential equation and simplify.
Substitute and into :
Since , divide both sides by :
Dividing by gives:
3. Separate the variables to set up the integrals.
Separating the variables and :
4. Integrate both sides.
For the left hand side, rewrite the numerator to match the derivative of the denominator:
(Note: simplifies to since we are given )
5. Eliminate the logarithms to express $u$ algebraically.
Multiply by and express as a single exponential equation:
Removing the modulus by introducing a new arbitrary constant :
6. Substitute back $u = \frac{y}{x}$ and solve explicitly for $y$.
Substitute back into the equation:
Since we are given , we must take the negative square root:
where is an arbitrary constant.
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