( 1 − x 2 ) d y d x − x 2 y = ( 1 + x ) 1 − x 2 \left( {1 - {x^2}} \right)\frac{{dy}}{{dx}} - {x^2}y = \left( {1 + x} \right)\sqrt {1 - {x^2}} ( 1 − x 2 ) d x d y − x 2 y = ( 1 + x ) 1 − x 2
y ′ − x 2 1 − x 2 y = ( 1 + x ) 1 − x 2 ( 1 − x 2 ) y' - \frac{{{x^2}}}{{1 - {x^2}}}y = \frac{{\left( {1 + x} \right)\sqrt {1 - {x^2}} }}{{\left( {1 - {x^2}} \right)}} y ′ − 1 − x 2 x 2 y = ( 1 − x 2 ) ( 1 + x ) 1 − x 2
Let
y = u v ⇒ y ′ = u ′ v + u v ′ y = uv \Rightarrow y' = u'v + uv' y = uv ⇒ y ′ = u ′ v + u v ′
Then
u ′ v + u v ′ − x 2 1 − x 2 u v = ( 1 + x ) 1 − x 2 ( 1 − x 2 ) u'v + uv' - \frac{{{x^2}}}{{1 - {x^2}}}uv = \frac{{\left( {1 + x} \right)\sqrt {1 - {x^2}} }}{{\left( {1 - {x^2}} \right)}} u ′ v + u v ′ − 1 − x 2 x 2 uv = ( 1 − x 2 ) ( 1 + x ) 1 − x 2
u ′ v + u ( v ′ − x 2 1 − x 2 v ) = ( 1 + x ) 1 − x 2 ( 1 − x 2 ) u'v + u\left( {v' - \frac{{{x^2}}}{{1 - {x^2}}}v} \right) = \frac{{\left( {1 + x} \right)\sqrt {1 - {x^2}} }}{{\left( {1 - {x^2}} \right)}} u ′ v + u ( v ′ − 1 − x 2 x 2 v ) = ( 1 − x 2 ) ( 1 + x ) 1 − x 2
Let
v ′ − x 2 1 − x 2 v = 0 ⇒ d v d x = x 2 1 − x 2 v ⇒ d v v = x 2 1 − x 2 d x = ( 1 2 ( x + 1 ) − 1 2 ( x − 1 ) − 1 ) d x ⇒ ln v = 1 2 ln ( x + 1 ) − 1 2 ln ( 1 − x ) − x ⇒ ln v = ln 1 + x 1 − x − x ⇒ v = e ln x + 1 1 − x − x = e − x x + 1 1 − x v' - \frac{{{x^2}}}{{1 - {x^2}}}v = 0 \Rightarrow \frac{{dv}}{{dx}} = \frac{{{x^2}}}{{1 - {x^2}}}v \Rightarrow \frac{{dv}}{v} = \frac{{{x^2}}}{{1 - {x^2}}}dx = \left( {\frac{1}{{2(x + 1)}} - \frac{1}{{2(x - 1)}} - 1} \right)dx \Rightarrow \ln v = \frac{1}{2}\ln (x + 1) - \frac{1}{2}\ln (1 - x) - x \Rightarrow \ln v = \ln \sqrt {\frac{{1 + x}}{{1 - x}}} - x \Rightarrow v = {e^{\ln \sqrt {\frac{{x + 1}}{{1 - x}}} - x}} = {e^{ - x}}\sqrt {\frac{{x + 1}}{{1 - x}}} v ′ − 1 − x 2 x 2 v = 0 ⇒ d x d v = 1 − x 2 x 2 v ⇒ v d v = 1 − x 2 x 2 d x = ( 2 ( x + 1 ) 1 − 2 ( x − 1 ) 1 − 1 ) d x ⇒ ln v = 2 1 ln ( x + 1 ) − 2 1 ln ( 1 − x ) − x ⇒ ln v = ln 1 − x 1 + x − x ⇒ v = e l n 1 − x x + 1 − x = e − x 1 − x x + 1
Then
u ′ e − x x + 1 1 − x = ( 1 + x ) 1 − x 2 ( 1 − x 2 ) ⇒ u ′ = e x ( 1 + x ) 1 − x 2 ( 1 − x 2 ) 1 − x x + 1 = e x ( 1 − x ) ( 1 + x ) ( 1 − x ) 1 − x x + 1 = e x ⇒ u = e x + C u'{e^{ - x}}\sqrt {\frac{{x + 1}}{{1 - x}}} = \frac{{\left( {1 + x} \right)\sqrt {1 - {x^2}} }}{{\left( {1 - {x^2}} \right)}} \Rightarrow u' = {e^x}\frac{{(1 + x)\sqrt {1 - {x^2}} }}{{\left( {1 - {x^2}} \right)}}\sqrt {\frac{{1 - x}}{{x + 1}}} = {e^x}\frac{{\sqrt {(1 - x)(1 + x)} }}{{\left( {1 - x} \right)}}\sqrt {\frac{{1 - x}}{{x + 1}}} = {e^x} \Rightarrow u = {e^x} + C u ′ e − x 1 − x x + 1 = ( 1 − x 2 ) ( 1 + x ) 1 − x 2 ⇒ u ′ = e x ( 1 − x 2 ) ( 1 + x ) 1 − x 2 x + 1 1 − x = e x ( 1 − x ) ( 1 − x ) ( 1 + x ) x + 1 1 − x = e x ⇒ u = e x + C
Then
y = u v = ( e x + C ) e − x x + 1 1 − x = x + 1 1 − x + C e − x x + 1 1 − x y = uv = \left( {{e^x} + C} \right){e^{ - x}}\sqrt {\frac{{x + 1}}{{1 - x}}} = \sqrt {\frac{{x + 1}}{{1 - x}}} + C{e^{ - x}}\sqrt {\frac{{x + 1}}{{1 - x}}} y = uv = ( e x + C ) e − x 1 − x x + 1 = 1 − x x + 1 + C e − x 1 − x x + 1
Answer: y = x + 1 1 − x + C e − x x + 1 1 − x y = \sqrt {\frac{{x + 1}}{{1 - x}}} + C{e^{ - x}}\sqrt {\frac{{x + 1}}{{1 - x}}} y = 1 − x x + 1 + C e − x 1 − x x + 1
Comments