schoolМатематика
verifiedРешено AI
Решение дифференциального уравнения y'=y*xsinx
help_outlineУсловие задачи
y'=y*xsinx
lightbulbКраткий ответ
Решение дифференциального уравнения y'=y*xsinx включает разделение переменных и интегрирование по частям. Полученное решение позволяет найти функцию y(x).
Подробное решение
Дано дифференциальное уравнение первого порядка:
\[ y' = y \cdot x \sin x \]
Это уравнение с разделяющимися переменными. Решим его пошагово.
1. Запишем производную \( y' \) как \( \frac{dy}{dx} \):
\[ \frac{dy}{dx} = y \cdot x \sin x \]
2. Разделим переменные (перенесем \( y \) в левую часть, а \( dx \) в правую):
\[ \frac{dy}{y} = x \sin x \, dx \]
3. Проинтегрируем обе части уравнения:
\[ \int \frac{dy}{y} = \int x \sin x \, dx \]
4. Левая часть берется легко:
\[ \int \frac{dy}{y} = \ln|y| + C_1 \]
5. Правую часть \( \int x \sin x \, dx \) вычислим методом интегрирования по частям. Формула: \( \int u \, dv = uv - \int v \, du \).
Пусть \( u = x \), тогда \( du = dx \).
Пусть \( dv = \sin x \, dx \), тогда \( v = -\cos x \).
\[ \int x \sin x \, dx = -x \cos x - \int (-\cos x) \, dx = -x \cos x + \int \cos x \, dx = -x \cos x + \sin x + C_2 \]
6. Приравниваем результаты:
\[ \ln|y| = \sin x - x \cos x + C \]
7. Выразим \( y \), потенцируя обе части (возводя \( e \) в степень обеих частей):
\[ |y| = e^{\sin x - x \cos x + C} \]
\[ y = \pm e^C \cdot e^{\sin x - x \cos x} \]
Обозначим произвольную константу \( \pm e^C \) как \( C \):
Ответ:
\[ y = C \cdot e^{\sin x - x \cos x} \]