Solution.
1)
d r d t = − 4 r t d r r = − 4 t d t ln ∣ r ∣ = − 2 t 2 + C r = C 1 e − 2 t 2 \frac{dr}{dt}=-4rt
\newline
\frac{dr}{r}=-4tdt\newline
\ln|r|=-2t^2+C \newline
r=C_1e^{-2t^2} d t d r = − 4 r t r d r = − 4 t d t ln ∣ r ∣ = − 2 t 2 + C r = C 1 e − 2 t 2 general solution
When t = 0 , r = 0 , t=0, r=0, t = 0 , r = 0 , then C 1 = 0. C_1=0. C 1 = 0.
r = 0 r=0 r = 0 particular solution.
2)
2 x y y ′ = 1 + y y y + 1 d y = d x 2 x y + 1 − ln ∣ y + 1 ∣ = 1 2 ln ∣ x ∣ + C y − ln ∣ y + 1 ∣ = 1 2 ln ∣ x ∣ + C 1 2xyy'=1+y \newline
\frac{y}{y+1}dy=\frac{dx}{2x} \newline
y+1-\ln{|y+1|}=\frac{1}{2}\ln{|x|}+C \newline
y-\ln{|y+1|}=\frac{1}{2}\ln{|x|}+C_1 \newline 2 x y y ′ = 1 + y y + 1 y d y = 2 x d x y + 1 − ln ∣ y + 1∣ = 2 1 ln ∣ x ∣ + C y − ln ∣ y + 1∣ = 2 1 ln ∣ x ∣ + C 1 general solution
When x = 2 , y = 3 , x=2, y=3, x = 2 , y = 3 , then
3 − ln 4 = ln 2 + C 1 , C 1 = 3 − ln 4 − ln 2 = 3 − ln 32 . 3-\ln{4}=\ln{\sqrt{2}}+C_1, \newline
C_1=3-\ln{4}-\ln{\sqrt{2}}=3-\ln{\sqrt{32}}. 3 − ln 4 = ln 2 + C 1 , C 1 = 3 − ln 4 − ln 2 = 3 − ln 32 .
y − ln ∣ y + 1 ∣ = 1 2 ln ∣ x ∣ + 3 − ln 32 y-\ln{|y+1|}=\frac{1}{2}\ln{|x|}+3-\ln{\sqrt{32}} y − ln ∣ y + 1∣ = 2 1 ln ∣ x ∣ + 3 − ln 32 particular solution.
3)
x y y ′ = 1 + y y y + 1 d y = d x x y + 1 − ln ∣ y + 1 ∣ = ln ∣ x ∣ + C y − ln ∣ y + 1 ∣ = ln ∣ x ∣ + C 1 xyy'=1+y \newline
\frac{y}{y+1}dy=\frac{dx}{x} \newline
y+1-\ln{|y+1|}=\ln{|x|}+C \newline
y-\ln{|y+1|}=\ln{|x|}+C_1 \newline x y y ′ = 1 + y y + 1 y d y = x d x y + 1 − ln ∣ y + 1∣ = ln ∣ x ∣ + C y − ln ∣ y + 1∣ = ln ∣ x ∣ + C 1 general solution
When x = 2 , y = 3 , x=2, y=3, x = 2 , y = 3 , then
3 − ln 4 = ln 2 + C 1 , C 1 = 3 − ln 4 − ln 2 = 3 − ln 8. 3-\ln{4}=\ln{2}+C_1, \newline
C_1=3-\ln{4}-\ln{2}=3-\ln{8}. 3 − ln 4 = ln 2 + C 1 , C 1 = 3 − ln 4 − ln 2 = 3 − ln 8 .
y − ln ∣ y + 1 ∣ = ln ∣ x ∣ + 3 − ln 8 y-\ln{|y+1|}=\ln{|x|}+3-\ln{8} y − ln ∣ y + 1∣ = ln ∣ x ∣ + 3 − ln 8 particular solution.
4)
2 y d x = 3 x d y 2 d x x = 3 d y y 2 ln ∣ x ∣ = 3 ln ∣ y ∣ + C y = C 1 x 2 3 2ydx=3xdy \newline
2\frac{dx}{x}=3\frac{dy}{y} \newline
2\ln{|x|}=3\ln{|y|}+C \newline
y=C_1x^{\frac{2}{3}} 2 y d x = 3 x d y 2 x d x = 3 y d y 2 ln ∣ x ∣ = 3 ln ∣ y ∣ + C y = C 1 x 3 2 general solution
When x = 2 , y = 1 , x=2, y=1, x = 2 , y = 1 , then
1 = C 1 2 2 3 , C 1 = 1 4 3 = 2 3 2 . 1=C_12^{\frac{2}{3}}, C_1=\frac{1}{\sqrt[3]{4}}=\frac{\sqrt[3]{2}}{2}. 1 = C 1 2 3 2 , C 1 = 3 4 1 = 2 3 2 .
y = 2 3 2 x 2 3 y=\frac{\sqrt[3]2}{2}x^{\frac{2}{3}} y = 2 3 2 x 3 2 particular solution.
5)
2 y d x = 3 x d y 2 d x x = 3 d y y 2 ln ∣ x ∣ = 3 ln ∣ y ∣ + C y = C 1 x 2 3 2ydx=3xdy \newline
2\frac{dx}{x}=3\frac{dy}{y} \newline
2\ln{|x|}=3\ln{|y|}+C \newline
y=C_1x^{\frac{2}{3}} 2 y d x = 3 x d y 2 x d x = 3 y d y 2 ln ∣ x ∣ = 3 ln ∣ y ∣ + C y = C 1 x 3 2 general solution
When x = − 2 , y = 1 , x=-2, y=1, x = − 2 , y = 1 , then
1 = C 1 ( − 2 ) 2 3 , C 1 = − 1 4 3 = − 2 3 2 . 1=C_1(-2)^{\frac{2}{3}}, C_1=-\frac{1}{\sqrt[3]{4}}=-\frac{\sqrt[3]{2}}{2}. 1 = C 1 ( − 2 ) 3 2 , C 1 = − 3 4 1 = − 2 3 2 .
y = − 2 3 2 x 2 3 y=-\frac{\sqrt[3]2}{2}x^{\frac{2}{3}} y = − 2 3 2 x 3 2 particular solution.
6)
2 y d x = 3 x d y 2 d x x = 3 d y y 2 ln ∣ x ∣ = 3 ln ∣ y ∣ + C y = C 1 x 2 3 2ydx=3xdy \newline
2\frac{dx}{x}=3\frac{dy}{y} \newline
2\ln{|x|}=3\ln{|y|}+C \newline
y=C_1x^{\frac{2}{3}} 2 y d x = 3 x d y 2 x d x = 3 y d y 2 ln ∣ x ∣ = 3 ln ∣ y ∣ + C y = C 1 x 3 2 general solution
When x = 2 , y = − 1 , x=2, y=-1, x = 2 , y = − 1 , then
− 1 = C 1 2 2 3 , C 1 = − 1 4 3 = − 2 3 2 . -1=C_12^{\frac{2}{3}}, C_1=-\frac{1}{\sqrt[3]{4}}=-\frac{\sqrt[3]{2}}{2}. − 1 = C 1 2 3 2 , C 1 = − 3 4 1 = − 2 3 2 .
y = − 2 3 2 x 2 3 y=-\frac{\sqrt[3]2}{2}x^{\frac{2}{3}} y = − 2 3 2 x 3 2 particular solution.
7)
y ′ = x y − x 2 y'=x^{y-x^2} y ′ = x y − x 2
This is not an equation with separate variables.
Maybe there is an error in the task condition?
8)
x y 2 d x + e x d y = 0 x d x e x = − d y y 2 − x e − x − e − x = 1 y + C y = − e x x + 1 + C e x xy^2dx+e^xdy=0 \newline
\frac{xdx}{e^x}=-\frac{dy}{y^2} \newline
-xe^{-x}-e^{-x}=\frac{1}{y}+C \newline
y=-\frac{e^x}{x+1+Ce^x} x y 2 d x + e x d y = 0 e x x d x = − y 2 d y − x e − x − e − x = y 1 + C y = − x + 1 + C e x e x general solution
When x = ∞ , y = 1 2 , x=\infty, y=\frac{1}{2}, x = ∞ , y = 2 1 , then
C = − 2. C=-{2}. C = − 2 .
y = − e x x + 1 − 2 e x y=-\frac{e^x}{x+1-2e^x} y = − x + 1 − 2 e x e x particular solution.
9)
( 2 a 2 − r 2 ) d r = r 3 sin θ d θ 2 a 2 − r 2 r 3 d r = sin θ d θ 2 a 2 ∫ r − 3 d r − ∫ d r r = ∫ sin θ d θ − a 2 r 2 − ln ∣ r ∣ = − cos θ + C ln ∣ r ∣ = cos θ − a 2 r 2 + C 1 (2a^2-r^2)dr=r^3\sin{\theta}d\theta \newline
\frac{2a^2-r^2}{r^3}dr=\sin{\theta}d\theta \newline
2a^2\int r^{-3}dr-\int \frac{dr}{r}=\int \sin{\theta}d\theta \newline
-\frac{a^2}{r^2}-\ln{|r|}=-\cos{\theta}+C \newline
\ln{|r|}=\cos{\theta}-\frac{a^2}{r^2}+C_1 \newline ( 2 a 2 − r 2 ) d r = r 3 sin θ d θ r 3 2 a 2 − r 2 d r = sin θ d θ 2 a 2 ∫ r − 3 d r − ∫ r d r = ∫ sin θ d θ − r 2 a 2 − ln ∣ r ∣ = − cos θ + C ln ∣ r ∣ = cos θ − r 2 a 2 + C 1 general solution
When θ = 0 , r = a , \theta=0, r=a, θ = 0 , r = a , then
C 1 = ln ∣ a ∣ − 1 + 1 = ln ∣ a ∣ . C_1=\ln{|a|}-1+1=\ln{|a|}. C 1 = ln ∣ a ∣ − 1 + 1 = ln ∣ a ∣ .
ln ∣ r ∣ = cos θ − a 2 r 2 + ln ∣ a ∣ . \ln{|r|}=\cos{\theta}-\frac{a^2}{r^2}+\ln{|a|}. ln ∣ r ∣ = cos θ − r 2 a 2 + ln ∣ a ∣ .
10)
v d v d x = g v d v = g d x v 2 2 = g x + C v 2 = 2 g x + C 1 v\frac{dv}{dx}=g \newline
vdv=gdx \newline
\frac{v^2}{2}=gx+C \newline
v^2=2gx+C_1 v d x d v = g v d v = g d x 2 v 2 = gx + C v 2 = 2 gx + C 1 general solution
When x = x 0 , v = v 0 , x=x_0, v=v_0, x = x 0 , v = v 0 , then
C 1 = v 0 2 − 2 g x 0 . C_1=v_0^2-2gx_0. C 1 = v 0 2 − 2 g x 0 .
v 2 = 2 g x + v 0 2 − 2 g x 0 , or v = ± 2 g x + v 0 2 − 2 g x 0 v^2=2gx+v_0^2-2gx_0, \text{ or} \newline
v=\pm\sqrt{2gx+v_0^2-2gx_0} v 2 = 2 gx + v 0 2 − 2 g x 0 , or v = ± 2 gx + v 0 2 − 2 g x 0 particular solution.
Comments