おき換えを利用して解く微分方程式(A)
★★★☆☆☆☆(共通テスト) / 作成者: shonan / 2026/10/26
🔁 類題: おき換えを利用して解く微分方程式(B) (★★★☆☆☆☆(共通テスト))
問題
微分方程式 $\dfrac{dy}{dx}=x+y$ を,$u=x+y$ とおき換えることにより,$x=0$ のとき $y=0$ という条件のもとで解け.
$u=x+y$ とおくと $\dfrac{du}{dx}=1+\dfrac{dy}{dx}=1+u$
定数関数 $u=-1$ すなわち $y=-x-1$ は方程式を満たすが,$x=0$ のとき $y=0$ を満たさない.
$u\neq -1$ のとき $\displaystyle\int\frac{du}{1+u}=\int dx$ より $\log|1+u|=x+C$($C$ は任意の定数)
よって $1+u=Ae^x$($A=\pm e^C$)
$x=0$ のとき $u=0$ であるから $A=1$.よって $1+x+y=e^x$ すなわち
\[ y=e^x-x-1 \]
(確かめ:$y'=e^x-1$,$x+y=e^x-1$ で一致する.)
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