変数分離形の微分方程式(B)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/26
🔁 類題: 変数分離形の微分方程式(A) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
次の微分方程式を,与えられた条件のもとで解け.
\begin{enumerate}
\item[(1)] $\dfrac{dy}{dx}=-2y$,\quad $x=0$ のとき $y=3$
\item[(2)] $y\dfrac{dy}{dx}=x$,\quad $x=0$ のとき $y=1$
\end{enumerate}
(1) 定数関数 $y=0$ は方程式を満たすが,$x=0$ のとき $y=3$ を満たさない.
$y\neq 0$ のとき $\displaystyle\int\frac{dy}{y}=\int(-2)\,dx$ より $\log|y|=-2x+C$($C$ は任意の定数)
よって $y=Ae^{-2x}$($A=\pm e^C$)
$x=0$ のとき $y=3$ より $A=3$.よって $y=3e^{-2x}$
(2) $\displaystyle\int y\,dy=\int x\,dx$ より $\dfrac{y^2}{2}=\dfrac{x^2}{2}+C$($C$ は任意の定数)
$x=0$ のとき $y=1$ より $C=\dfrac{1}{2}$.よって $y^2=x^2+1$
$y^2=x^2+1\geqq 1$ より $y$ は 0 にならず,$y$ は連続であるから,$y$ の符号は変わらない.$x=0$ で $y=1>0$ であるから $y=\sqrt{x^2+1}$
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