解答题
10.
设f(u)(u>0)有连续的二阶导数且z=f(e
x
2
-y
2
)满足方程
【正确答案】
z=f(e
x
2
-y
2
)是z=f(u)与u=e
x
2
-y
2
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(x
2
+y
2
)导出f(u)的微分方程式,然后解出f(u).
令u=e
x
2
-y
2
,则有
其中
=2x
x
2
-y
2
=2xu,
=-2ye
x
2
-y
2
=-2yu.
进而可得
=4x
2
u
2
f''(u)+(2u+4x
2
u)f'(u),
=4y
2
u
2
f''(u)-(2u-4y
2
u)f'(u).
所以
=4(x
2
+y
2
)u
2
f''(u)+4(x
2
+y
2
)uf'(u).
由题设条件,得u
2
f''(u)+uf'(u)-1=0.
这是可降阶的二阶方程,令P=f'(u),则方程化为u
2
+uP=1.
解此一阶线性方程.将上述方程改写成
uP=lnu+C
1
,即P=
记y=f(u),于是
【答案解析】
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