( x z ( y ) + y z ( y ) ) z ′ ( y ) + ( x z ( y ) − y z ( y ) ) z ′ ( y ) = x 2 + y 2 (xz(y)+yz(y))z'(y)+(xz(y) - yz(y))z'(y)=x^2+y^2 ( x z ( y ) + yz ( y )) z ′ ( y ) + ( x z ( y ) − yz ( y )) z ′ ( y ) = x 2 + y 2
Ordinary differential equation classification:
first order nonlinear ordinary differential equation
d z ( y ) d y ( x z ( y ) − y z ( y ) ) + d z ( y ) d y ( x z ( y ) + y z ( y ) ) = x 2 + y 2 \frac{\large dz(y)}{\large dy}(xz(y)-yz(y))+\frac{\large dz(y)}{\large dy}(xz(y)+yz(y))=x^2+y^2 d y d z ( y ) ( x z ( y ) − yz ( y )) + d y d z ( y ) ( x z ( y ) + yz ( y )) = x 2 + y 2
Solve for d z ( y ) d y \frac{\large dz(y)}{\large dy} d y d z ( y )
d z ( y ) d y = x 2 + y 2 2 x z ( y ) \space\space\frac{\large dz(y)}{\large dy} = \frac{\large x^2+y^2}{\large 2xz(y)} d y d z ( y ) = 2 x z ( y ) x 2 + y 2
Multiply both sides by 2 x z ( y ) : 2xz(y): 2 x z ( y ) :
2 x d z ( y ) d y z ( y ) = x 2 + y 2 2x\frac{\large dz(y)}{\large dy}z(y)=x^2+y^2 2 x d y d z ( y ) z ( y ) = x 2 + y 2
Integrate both sides with respect to y:
∫ 2 x d z ( y ) d y z ( y ) d y = ∫ ( x 2 + y 2 ) d y \int 2x\frac{\large dz(y)}{\large dy}z(y)dy=\int (x^2+y^2)dy ∫ 2 x d y d z ( y ) z ( y ) d y = ∫ ( x 2 + y 2 ) d y
Evaluate the integrals:
x z ( y ) 2 = y 3 3 + x 2 y + C 1 . xz(y)^2 = \frac{\large y^3}{\large 3}+x^2y+C_1. x z ( y ) 2 = 3 y 3 + x 2 y + C 1 . where C 1 C_1 C 1 is an arbitrary constant.
Solve for z(y):
A n s w e r : z ( y ) = − y 3 + 3 x 2 y + 3 C 1 3 x o r y 3 + 3 x 2 y + 3 C 1 3 x Answer: \space z(y) = - \large\frac{\sqrt{y^3+3x^2y+3C_1}}{\sqrt{3x}} \space or \space \large\frac{\sqrt{y^3+3x^2y+3C_1}}{\sqrt{3x}} A n s w er : z ( y ) = − 3 x y 3 + 3 x 2 y + 3 C 1 or 3 x y 3 + 3 x 2 y + 3 C 1
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