Hela analys · 2007-12-18

Uppgift 1

Hela tentan
Uppgift 1

Bestäm alla lösningar till differentialekvationen $xy'-2y=x^2$, $x>0$. Bestäm även den lösning vars tangent är parallell med $x$-axeln då $x=1$.

Visa lösningDölj lösning

Division med $x$ ger $y'-\frac2xy=x$. Eftersom $-\int\frac2x\,dx=-2\ln x$ (med integrationskonstanten satt till $0$), är den integrerande faktorn $e^{-2\ln x}=x^{-2}$. Nu dividerar vi ekvationen med $x^2$ och får i tur och ordning $\frac1{x^2}y'-\frac2{x^3}y=\frac1x$, $(\frac y{x^2})'=\frac1x$, $\frac y{x^2}=\ln x+C$, och slutligen $y=x^2\ln x+Cx^2$.

Tangentens riktningskoefficient då $x=1$ är $y'(1)$. Alltså söker vi den lösning som satisfierar villkoret $y'(1)=0$. Eftersom $y'(x)=2x\ln x+x+2Cx$, får vi $y'(1)=1+2C=0$. Så $C=-\frac12$ och $y=x^2\ln x-\frac12x^2$.

Figur