Rewrite in the form of a first order ODE
y ′ − 1 2 x y = − x 2 y − 1 y'-\dfrac{1}{2x}y=-x^2y^{-1} y ′ − 2 x 1 y = − x 2 y − 1 Substitute z = y 1 − ( − 1 ) = y 2 z=y^{1-(-1)}=y^2 z = y 1 − ( − 1 ) = y 2
z ′ = 2 y y ′ z'=2yy' z ′ = 2 y y ′
2 y y ′ − 1 x y 2 = − 2 x 2 2yy'-\dfrac{1}{x}y^2=-2x^2 2 y y ′ − x 1 y 2 = − 2 x 2
z ′ − 1 x z = − 2 x 2 z'-\dfrac{1}{x}z=-2x^2 z ′ − x 1 z = − 2 x 2 Integrating factor
I F = μ ( x ) = e ∫ ( − 1 / x ) d x = 1 x IF=\mu(x)=e^{\int(-1/x)dx}=\dfrac{1}{x} I F = μ ( x ) = e ∫ ( − 1/ x ) d x = x 1
1 x z ′ − 1 x ( 1 x ) z = − 2 x 2 ( 1 x ) \dfrac{1}{x}z'-\dfrac{1}{x}(\dfrac{1}{x})z=-2x^2(\dfrac{1}{x}) x 1 z ′ − x 1 ( x 1 ) z = − 2 x 2 ( x 1 )
d ( z x ) = − 2 x d x d(\dfrac{z}{x})=-2xdx d ( x z ) = − 2 x d x Integrate
∫ d ( z x ) = − ∫ 2 x d x \int d(\dfrac{z}{x})=-\int 2xdx ∫ d ( x z ) = − ∫ 2 x d x
z x = − x 2 + C \dfrac{z}{x}=-x^2+C x z = − x 2 + C
z = − x 3 + C x z=-x^3+Cx z = − x 3 + C x
y 2 = − x 3 + C x y^2=-x^3+Cx y 2 = − x 3 + C x
y = ± − x 3 + C x y=\pm\sqrt{-x^3+Cx} y = ± − x 3 + C x Given initial condition y ( 1 ) = 2 y(1)=2 y ( 1 ) = 2
2 = − ( 1 ) 3 + C ( 1 ) 2=\sqrt{-(1)^3+C(1)} 2 = − ( 1 ) 3 + C ( 1 )
C = 9 C=9 C = 9
y = − x 3 + 9 x y=\sqrt{-x^3+9x} y = − x 3 + 9 x
Comments