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102 台灣大學微積分(C) 第 14 題

考題 / 轉學考微積分 / 台灣大學 / 微積分C

102學年度 · 102台大微積分C · 第 14 題

題目

Problem

(N). Solve the differential equation tdydt+2y=ett\dfrac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}t}+2y=e^t with the initial condition y(1)=2y(1)=2. Answer. (15)‾\underline{\quad(15)\quad}.

解答

解法一

思路

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  • 初始點在 t=1>0t=1>0,在 t>0t>0 上除以 tt 後用一階線性方程的積分因子 t2t^2。

答題過程

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方程化為 y′+2ty=etty'+\frac2t y=\frac{e^t}{t},積分因子是 t2t^2,故

(t2y)′=tet.(t^2y)'=te^t.

因此

t2y=et(t−1)+C.t^2y=e^t(t-1)+C.

由 y(1)=2y(1)=2 得 C=2C=2,所以

(15)=y=et(t−1)+2t2(t>0).\boxed{(15)=y=\frac{e^t(t-1)+2}{t^2}\quad(t>0)}.