2 x y d x + ( x 2 − y 2 ) d y = 0 ⇒ 2 x y d x = ( y 2 − x 2 ) d y ⇒ d y d x = 2 x y y 2 − x 2 . . . ( i ) 2xydx+(x^2-y^2)dy=0
\\ \Rightarrow 2xydx=(y^2-x^2)dy
\\ \Rightarrow \dfrac{dy}{dx}=\dfrac{2xy}{y^2-x^2} \ ...(i) 2 x y d x + ( x 2 − y 2 ) d y = 0 ⇒ 2 x y d x = ( y 2 − x 2 ) d y ⇒ d x d y = y 2 − x 2 2 x y ... ( i )
Put y = v x y=vx y = vx
d y d x = v + x d v d x \dfrac{dy}{dx}=v+x\dfrac{dv}{dx} d x d y = v + x d x d v
Using these in (i).
v + x d v d x = 2 v x 2 v 2 x 2 − x 2 ⇒ x d v d x = 2 v v 2 − 1 − v v+x\dfrac{dv}{dx}=\dfrac{2vx^2}{v^2x^2-x^2}
\\ \Rightarrow x\dfrac{dv}{dx}=\dfrac{2v}{v^2-1}-v v + x d x d v = v 2 x 2 − x 2 2 v x 2 ⇒ x d x d v = v 2 − 1 2 v − v
⇒ x d v d x = 2 v − v 3 + v 1 − v 2 = 3 v − v 3 1 − v 2 ⇒ x d v d x = v ( 3 − v 2 ) 1 − v 2 ⇒ ( 1 − v 2 ) d v v ( 3 − v 2 ) = d x x \\ \Rightarrow x\dfrac{dv}{dx}=\dfrac{2v-v^3+v}{1-v^2}=\dfrac{3v-v^3}{1-v^2}
\\ \Rightarrow x\dfrac{dv}{dx}=\dfrac{v(3-v^2)}{1-v^2}
\\ \Rightarrow \dfrac{(1-v^2)dv}{v(3-v^2)}=\dfrac{dx}{x} ⇒ x d x d v = 1 − v 2 2 v − v 3 + v = 1 − v 2 3 v − v 3 ⇒ x d x d v = 1 − v 2 v ( 3 − v 2 ) ⇒ v ( 3 − v 2 ) ( 1 − v 2 ) d v = x d x
⇒ 1 v ( 3 − v 2 ) d v − v 2 v ( 3 − v 2 ) d v = d x x \\ \Rightarrow \dfrac{1}{v\left(3-v^2\right)}dv- \dfrac{v^2}{v\left(3-v^2\right)}dv=\dfrac{dx}{x} ⇒ v ( 3 − v 2 ) 1 d v − v ( 3 − v 2 ) v 2 d v = x d x
Using partial fractions,
[ 1 3 v − 1 6 ( v + 3 ) − 1 6 ( v − 3 ) ] d v − v 3 − v 2 d v = d x x ⇒ [ 1 3 v − 1 6 ( v + 3 ) − 1 6 ( v − 3 ) ] d v + 1 2 . − 2 v 3 − v 2 d v = d x x [\dfrac{1}{3v}-\dfrac{1}{6\left(v+\sqrt{3}\right)}-\dfrac{1}{6\left(v-\sqrt{3}\right)}]dv-\dfrac{v}{3-v^2}dv=\dfrac{dx}{x}
\\ \Rightarrow [\dfrac{1}{3v}-\dfrac{1}{6\left(v+\sqrt{3}\right)}-\dfrac{1}{6\left(v-\sqrt{3}\right)}]dv+\dfrac12.\dfrac{-2v}{3-v^2}dv=\dfrac{dx}{x} [ 3 v 1 − 6 ( v + 3 ) 1 − 6 ( v − 3 ) 1 ] d v − 3 − v 2 v d v = x d x ⇒ [ 3 v 1 − 6 ( v + 3 ) 1 − 6 ( v − 3 ) 1 ] d v + 2 1 . 3 − v 2 − 2 v d v = x d x
On integrating,
1 3 ln ∣ v ∣ − 1 6 ln ∣ v + 3 ∣ − 1 6 ln ∣ v − 3 ∣ − ( − 1 2 ln ∣ 3 − v 2 ∣ ) = ln ∣ x ∣ + ln C \frac{1}{3}\ln \left|v\right|-\frac{1}{6}\ln \left|v+\sqrt{3}\right|-\frac{1}{6}\ln \left|v-\sqrt{3}\right|-\left(-\frac{1}{2}\ln \left|3-v^2\right|\right)=\ln |x|+\ln C 3 1 ln ∣ v ∣ − 6 1 ln ∣ ∣ v + 3 ∣ ∣ − 6 1 ln ∣ ∣ v − 3 ∣ ∣ − ( − 2 1 ln ∣ ∣ 3 − v 2 ∣ ∣ ) = ln ∣ x ∣ + ln C
⇒ 1 3 ln ∣ y x ∣ − 1 6 ln ∣ y x + 3 ∣ − 1 6 ln ∣ y x − 3 ∣ + 1 2 ln ∣ 3 − y 2 x 2 ∣ = ln ∣ C x ∣ ⇒ ln ∣ y x ∣ 1 / 3 − ln ∣ y x + 3 ∣ 1 / 6 − ln ∣ y x − 3 ∣ 1 / 6 + ln ∣ 3 − y 2 x 2 ∣ 1 / 2 = ln ∣ C x ∣ ⇒ ln ∣ ( y x ) 1 / 3 ( 3 − y 2 x 2 ) 1 / 2 ( y x + 3 ) 1 / 6 ( y x − 3 ) 1 / 6 ∣ = ln ∣ C x ∣ \Rightarrow \frac{1}{3}\ln \left|\frac yx\right|-\frac{1}{6}\ln \left|\frac yx+\sqrt{3}\right|-\frac{1}{6}\ln \left|\frac yx-\sqrt{3}\right|+\frac{1}{2}\ln \left|3-\frac {y^2}{x^2}\right|=\ln |Cx|
\\ \Rightarrow \ln |\frac yx|^{1/3}-\ln |\frac yx+\sqrt3|^{1/6}-\ln|\frac yx-\sqrt3|^{1/6}+\ln|3-\frac {y^2}{x^2}|^{1/2}=\ln|Cx|
\\ \Rightarrow \ln |\dfrac{(\frac yx)^{1/3}(3-\frac {y^2}{x^2})^{1/2}}{(\frac yx+\sqrt3)^{1/6}(\frac yx-\sqrt3)^{1/6}}|=\ln |Cx| ⇒ 3 1 ln ∣ ∣ x y ∣ ∣ − 6 1 ln ∣ ∣ x y + 3 ∣ ∣ − 6 1 ln ∣ ∣ x y − 3 ∣ ∣ + 2 1 ln ∣ ∣ 3 − x 2 y 2 ∣ ∣ = ln ∣ C x ∣ ⇒ ln ∣ x y ∣ 1/3 − ln ∣ x y + 3 ∣ 1/6 − ln ∣ x y − 3 ∣ 1/6 + ln ∣3 − x 2 y 2 ∣ 1/2 = ln ∣ C x ∣ ⇒ ln ∣ ( x y + 3 ) 1/6 ( x y − 3 ) 1/6 ( x y ) 1/3 ( 3 − x 2 y 2 ) 1/2 ∣ = ln ∣ C x ∣
⇒ ln ∣ ( y x ) 1 / 3 ( 3 − y 2 x 2 ) 1 / 2 ( 3 − y 2 x 2 ) 1 / 6 ∣ = ln ∣ C x ∣ ⇒ ln ∣ ( y x ) 1 / 3 ( 3 − y 2 x 2 ) 1 / 3 ∣ = ln ∣ C x ∣ ⇒ ( y x ) 1 / 3 ( 3 − y 2 x 2 ) 1 / 3 = C x ⇒ ( y x ) ( 3 − y 2 x 2 ) = K x 3 [ ∵ K = C 3 ] ⇒ 3 y x 2 − y 3 = K x 6 \Rightarrow \ln |\dfrac{(\frac yx)^{1/3}(3-\frac {y^2}{x^2})^{1/2}}{(3-\frac {y^2}{x^2})^{1/6}}|=\ln |Cx|
\\ \Rightarrow \ln |{(\frac yx)^{1/3}(3-\frac {y^2}{x^2})^{1/3}}|=\ln |Cx|
\\ \Rightarrow {(\frac yx)^{1/3}(3-\frac {y^2}{x^2})^{1/3}}= Cx
\\ \Rightarrow (\frac yx)(3-\frac {y^2}{x^2})=Kx^3 \ \ [\because K=C^3]
\\ \Rightarrow 3yx^2-y^3=Kx^6 ⇒ ln ∣ ( 3 − x 2 y 2 ) 1/6 ( x y ) 1/3 ( 3 − x 2 y 2 ) 1/2 ∣ = ln ∣ C x ∣ ⇒ ln ∣ ( x y ) 1/3 ( 3 − x 2 y 2 ) 1/3 ∣ = ln ∣ C x ∣ ⇒ ( x y ) 1/3 ( 3 − x 2 y 2 ) 1/3 = C x ⇒ ( x y ) ( 3 − x 2 y 2 ) = K x 3 [ ∵ K = C 3 ] ⇒ 3 y x 2 − y 3 = K x 6
Comments