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102 台灣大學微積分(C) 第 13 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 13 題

題目

Problem

(M). Solve the differential equation dydt=2(1+t)(1+y2)\dfrac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}t}=2(1+t)(1+y^2) with the initial condition y(−1)=0y(-1)=0. Answer. (14)‾\underline{\quad(14)\quad}.

解答

解法一

思路

展開
  • 這是可分離方程;左側以 arctan⁡y\arctan y 積分,再代初始條件。

答題過程

展開 dy1+y2=2(1+t) dt.\frac{\mathrm{d}y}{1+y^2}=2(1+t)\,\mathrm{d}t.

積分得 arctan⁡y=t2+2t+C\arctan y=t^2+2t+C。由 y(−1)=0y(-1)=0 得 C=1C=1,所以

(14)=y=tan⁡((t+1)2).\boxed{(14)=y=\tan\bigl((t+1)^2\bigr)}.