解答题 10.设f(u)(u>0)有连续的二阶导数且z=f(ex2-y2)满足方程
【正确答案】z=f(ex2-y2)是z=f(u)与u=ex2-y2的复合函数,由复合函数求导法可导出与f'(u),f''(u)的关系式,从而由=4(x2+y2)导出f(u)的微分方程式,然后解出f(u).
令u=ex2-y2,则有

其中=2xx2-y2=2xu,=-2yex2-y2=-2yu.
进而可得
=4x2u2f''(u)+(2u+4x2u)f'(u),
=4y2u2f''(u)-(2u-4y2u)f'(u).
所以
=4(x2+y2)u2f''(u)+4(x2+y2)uf'(u).
由题设条件,得u2f''(u)+uf'(u)-1=0.
这是可降阶的二阶方程,令P=f'(u),则方程化为u2+uP=1.
解此一阶线性方程.将上述方程改写成
uP=lnu+C1,即P=
记y=f(u),于是
【答案解析】