求解关于t的微分方程:a+bt+ln(ct)=0
时间: 2023-12-16 19:02:18 浏览: 36
首先对方程两边同时求导数,得到:
b + 1/t + c'/c = 0
其中 c' 表示对 c(t) 求导数。将上式整理,得到:
c'/c = -b - 1/t
然后对 c(t) 进行求解,得到:
c(t) = Ae^(-bt-ln(t))
其中 A 是一个常数。将 c(t) 代入原方程,得到:
a + bt + ln(A) - bt - ln(t) = 0
化简后得到:
ln(A) + a = ln(t)
移项得到:
ln(A) = -a + ln(t)
因此:
c(t) = Ae^(-bt-ln(t)) = Ae^(-a)
所以,关于 t 的微分方程为:
c'(t)/c(t) = -b - 1/t
解析解为:
c(t) = Ae^(-a) / t^(b+1)
其中 A 是一个常数。
相关问题
求解微分方程:m*dv/dt=mg-k*v^2,v(0)=0
首先将微分方程化简为标准形式:
m dv/dt = mg - k v^2
将右侧的常数项移到左侧,得到:
m dv/dt + k v^2 = mg
这是一个一阶非齐次常微分方程,可以使用变量分离法求解。
首先将方程写成以下形式:
dv / (mg - k v^2) = dt / m
然后对两边同时进行积分:
∫ dv / (mg - k v^2) = ∫ dt / m
接下来需要进行一些代数变换:
令 u = v / sqrt(mg/k),则 dv = sqrt(mg/k) du
将上述代换带入原方程得到:
∫ du / (1 - u^2) = ∫ dt / sqrt(mgk)
这是一个简单的积分,可以使用部分分式分解和反三角函数来求解:
∫ du / (1 - u^2) = 1/2 ln |(1+u)/(1-u)| + C1
∫ dt / sqrt(mgk) = (1 / sqrt(mgk)) t + C2
将上述式子带回原方程,得到:
1/2 ln |(1+v/sqrt(mg/k))/(1-v/sqrt(mg/k))| = (1 / sqrt(mgk)) t + C
移项整理得到:
v(t) = sqrt(mg/k) * ( (1-e^(-2sqrt(mgk)/m t)) / (1+e^(-2sqrt(mgk)/m t)) )
根据初始条件 v(0) = 0,可以解出常数 C = 0,因此最终的解为:
v(t) = sqrt(mg/k) * ( (1-e^(-2sqrt(mgk)/m t)) / (1+e^(-2sqrt(mgk)/m t)) )
求解下列微分方程:dy/dx=x^2/(1+x^3)
将微分方程变形为:
dy/dx = x^2 / (1+x^3)
分母可以因式分解为 (x+1)(x^2-x+1),因此可以写成:
dy/dx = x^2 / [(x+1)(x^2-x+1)]
对等式两边同时积分,得到:
∫ dy = ∫ x^2 / [(x+1)(x^2-x+1)] dx
右侧积分可以使用部分分式分解来解决。首先,根据部分分式分解的公式,假设右侧分母可以写成:
(x+1)(x^2-x+1) = A(x+1) + B(x^2-x+1)
其中,A 和 B 是待定常数。将等式两边同时乘以 (x+1)(x^2-x+1),得到:
x^2 = A(x+1)^2 + B(x^2-x+1)(x+1)
将 x 分别取 -1, 0, 1,可以得到以下三个方程:
-1 = 2A - B
0 = A + B
1 = 4A + 2B
解以上方程可以得到 A=-1/3 和 B=4/3。因此,右侧积分可以变形为:
∫ x^2 / [(x+1)(x^2-x+1)] dx = ∫ [-1/(3(x+1))]dx + ∫ [4x-1/(3(x^2-x+1))]dx
对右侧的两个积分分别使用常见的积分公式,得到:
∫ [-1/(3(x+1))]dx = -(1/3) ln|x+1| + C1
和
∫ [4x-1/(3(x^2-x+1))]dx = 2x^2 - (2/3) ln|x^2-x+1| + C2
因此,微分方程的解为:
y = -(1/3) ln|x+1| + 2x^2 - (2/3) ln|x^2-x+1| + C
其中,C 是积分常数。
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