Before solving the problem, please note the problem has been changed as ( 3 x + y + z ) p + ( x + y + z ) q = 2 ( z + y ) (3x+y+z)p + (x+y+z)q = 2(z+y) ( 3 x + y + z ) p + ( x + y + z ) q = 2 ( z + y ) instead of ( 3 x + y − z ) p + ( x + y + z ) q = 2 ( z + y ) (3x+y-z)p + (x+y+z)q = 2(z+y) ( 3 x + y − z ) p + ( x + y + z ) q = 2 ( z + y ) .
Consider, ( 3 x + y + z ) p + ( x + y + z ) q = 2 ( z + y ) (3x+y+z)p + (x+y+z)q = 2(z+y) ( 3 x + y + z ) p + ( x + y + z ) q = 2 ( z + y ) .
The auxiliary equation is,
d x 3 x + y + z = d y x + y + z = d z 2 ( z + y ) . \dfrac{dx}{3x+y+z}=\dfrac{dy}{x+y+z}=\dfrac{dz}{2(z+y)}. 3 x + y + z d x = x + y + z d y = 2 ( z + y ) d z .
Using the multipliers 1, -3, 1 each of the above ratio is equal to
d x − 3 d y + d z 3 x + y + z − 3 x − 3 y − 3 z + 2 z + 2 y = d x − 3 d y + d z 0 \dfrac{dx-3dy+dz}{3x+y+z-3x-3y-3z+2z+2y}=\dfrac{dx-3dy+dz}{0} 3 x + y + z − 3 x − 3 y − 3 z + 2 z + 2 y d x − 3 d y + d z = 0 d x − 3 d y + d z
Thus,
d x − 3 d y + d z = 0 dx-3dy+dz = 0 d x − 3 d y + d z = 0
Integrating we get, x − 3 y + z = c 1 . x-3y+z=c_{1}. x − 3 y + z = c 1 .
Each of the ratio in the auxiliary equation is equal to
d x + d y + d z 3 x + y + z + x + y + z + 2 z + 2 y = d x − d y − d z 3 x + y + z − x − y − z − 2 z − 2 y d x + d y + d z 4 ( x + y + z ) = d x − d y − d z 2 ( x − y − z ) d x + d y + d z 2 ( x + y + z ) = d x − d y − d z ( x − y − z ) Integrating, 1 2 ln ( x + y + z ) = ln ( x − y − z ) + ln c 2 ln ( x + y + z x − y − z ) = ln c 2 x + y + z x − y − z = c 2 . \dfrac{dx+dy+dz}{3x+y+z+x+y+z+2z+2y}=\dfrac{dx-dy-dz}{3x+y+z-x-y-z-2z-2y}\\~\\
\dfrac{dx+dy+dz}{4(x+y+z)}=\dfrac{dx-dy-dz}{2(x-y-z)}\\~\\
\dfrac{dx+dy+dz}{2(x+y+z)}=\dfrac{dx-dy-dz}{(x-y-z)}\\~\\
\text{Integrating,} \\
\dfrac{1}{2}\ln(x+y+z)=\ln(x-y-z)+\ln c_{2}\\~\\
\ln\bigg(\dfrac{\sqrt{x+y+z}}{x-y-z}\bigg)=\ln c_{2}\\~\\
\dfrac{\sqrt{x+y+z}}{x-y-z} = c_{2}. 3 x + y + z + x + y + z + 2 z + 2 y d x + d y + d z = 3 x + y + z − x − y − z − 2 z − 2 y d x − d y − d z 4 ( x + y + z ) d x + d y + d z = 2 ( x − y − z ) d x − d y − d z 2 ( x + y + z ) d x + d y + d z = ( x − y − z ) d x − d y − d z Integrating, 2 1 ln ( x + y + z ) = ln ( x − y − z ) + ln c 2 ln ( x − y − z x + y + z ) = ln c 2 x − y − z x + y + z = c 2 .
Hence the general solution is, ϕ ( c 1 , c 2 ) = 0 \phi(c_{1},c_{2})=0 ϕ ( c 1 , c 2 ) = 0
ϕ ( x − 3 y + z , x + y + z x − y − z ) = 0 \phi\bigg(x-3y+z, \dfrac{\sqrt{x+y+z}}{x-y-z}\bigg)=0 ϕ ( x − 3 y + z , x − y − z x + y + z ) = 0
Comments