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如何将微分方程 (y - x sin x)dx + xdy = 0 转化为一阶线性方程的标准形式?

首先,重新排列各项以隔离 dy 项:xdy = -(y - x sin x)dx。两边同时除以 dx,然后再除以 x,得到 dy/dx=−(y−xsin⁡x)/xdy/dx = -(y - x \sin x)/x。拆分右边的分数,得到 dy/dx=−y/x+sin⁡xdy/dx = -y/x + \sin x。最后,将 y 项移到左边,达到标准形式 y' + (1/x1/x)y=sin⁡xy = \sin x。

适用条件

  • 该方程是一阶微分方程。
  • x 不等于零,允许除以 x。

理解与推导

  1. 从原始方程开始:(y - x sin x)dx + xdy = 0。
  2. 将 dx 项移到右边:xdy = -(y - x sin x)dx。
  3. 除以 dx 和 x:dy/dx=−(y−xsin⁡x)/xdy/dx = -(y - x \sin x)/x。
  4. 拆分分数:dy/dx=−y/x+sin⁡xdy/dx = -y/x + \sin x。
  5. 重新排列为标准形式:y' + (1/x1/x)y=sin⁡xy = \sin x。

例子

讲师在黑板上执行了这一逐步的代数操作,为应用线性解公式做准备。

容易误解的地方

  • 在移项时未能正确分配负号。
  • 忘记除以 x,导致方程仍处于非标准形式。

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