the given equation can be written as:
y ′ y + x y ( 1 − x 2 ) = x \frac{y'}{\sqrt{y}}+ \frac{x\sqrt{y}}{(1-x^2)} = x y y ′ + ( 1 − x 2 ) x y = x
let v = 2 y v=2\sqrt{y} v = 2 y
then, v ′ = y ′ y v'=\frac{y'}{\sqrt{y}} v ′ = y y ′
substituting above, we get,
v ′ + x v 2 ( 1 − x 2 ) = x v'+ \frac{xv}{2(1-x^2)} = x v ′ + 2 ( 1 − x 2 ) xv = x ........(1)
comparing with v'+Pv=Q where P and Q are functions of x
P= x 1 − x 2 \frac{x}{1-x^2} 1 − x 2 x and Q= x
integrating factor= e ∫ P d x = e ∫ x ( 1 − x 2 ) d x = ( 1 − x 2 ) − 1 / 4 e^{\int{Pdx}}= e^{\int{\frac{x}{(1-x^2)}dx}} = (1-x^2)^{-1/4} e ∫ P d x = e ∫ ( 1 − x 2 ) x d x = ( 1 − x 2 ) − 1/4
multiplying (1) by integrating factor,
v . ( 1 − x 2 ) − 1 / 4 = ∫ ( 1 − x 2 ) − 1 / 4 . x d x v. (1-x^2)^{-1/4} = \int{(1-x^2)^{-1/4}.x}dx v . ( 1 − x 2 ) − 1/4 = ∫ ( 1 − x 2 ) − 1/4 . x d x
v . ( 1 − x 2 ) − 1 / 4 = − 2 3 ( 1 − x 2 ) 3 / 4 + c v. (1-x^2)^{-1/4} = -\frac{2}{3}(1-x^2)^{3/4} + c v . ( 1 − x 2 ) − 1/4 = − 3 2 ( 1 − x 2 ) 3/4 + c
substituting value of v,
2 y . ( 1 − x 2 ) − 1 / 4 = − 2 3 ( 1 − x 2 ) 3 / 4 + c 2\sqrt{y}. (1-x^2)^{-1/4} = -\frac{2}{3}(1-x^2)^{3/4} + c 2 y . ( 1 − x 2 ) − 1/4 = − 3 2 ( 1 − x 2 ) 3/4 + c
2 y = − 2 3 ( 1 − x 2 ) + c ( 1 − x 2 ) 1 / 4 2\sqrt{y}= -\frac{2}{3}(1-x^2) + c(1-x^2)^{1/4} 2 y = − 3 2 ( 1 − x 2 ) + c ( 1 − x 2 ) 1/4
now, y(0)=1
2 = − 2 3 + c c = 8 3 2=\frac{-2}{3}+c \\
c=\frac{8}{3} 2 = 3 − 2 + c c = 3 8
2 y = − 2 3 ( 1 − x 2 ) + 8 3 ( 1 − x 2 ) 1 / 4 2\sqrt{y}= -\frac{2}{3}(1-x^2) + \frac{8}{3}(1-x^2)^{1/4} 2 y = − 3 2 ( 1 − x 2 ) + 3 8 ( 1 − x 2 ) 1/4