设xOy平面第一象限中有曲线,Γ:y=y(x),过点A(0,-1),y’ (x)>0.又M(x,y)为Γ上任意一点,满足:弧段 的长度与点M处Γ的切线在x轴上的截距之差为-1. (Ⅰ)导出y=y(x)满足的积分、微分方程; (Ⅱ)导出y(x

admin2020-01-15  30

问题 设xOy平面第一象限中有曲线,Γ:y=y(x),过点A(0,-1),y’ (x)>0.又M(x,y)为Γ上任意一点,满足:弧段
的长度与点M处Γ的切线在x轴上的截距之差为-1.
    (Ⅰ)导出y=y(x)满足的积分、微分方程;
    (Ⅱ)导出y(x)满足的微分方程和初始条件;
    (Ⅲ)求曲线Γ的表达式.

选项

答案(Ⅰ)先求出Γ在点M(x,y)处的切线方程 Y-y(x)=y’(x)(X-x), 其中(X,Y)是切线上点的坐标.在切线方程中令Y=0,得x轴上的截距 [*] 这是y(x)满足的积分、微分方程. (Ⅱ)两边对x求导,就可转化为二阶微分方程: [*] 又由条件及①式中令x=0得 y(0)=[*]-1, y’(0)=1. 因此得y(x)满足的二阶微分方程的初值问题 [*] 问题①与②是等价的. (Ⅲ)下面求解②.这是不显含x的二阶方程,作变换p=y’,并以y为自变量得 [*]

解析
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