Задача 23. Найти общее решение уравнения
.
Решение. Данное уравнение является линейным, так как содержит искомую функцию
и её производную
в первой степени и не содержит их произведений.
Применяем подстановку
, где
и
— некоторые неизвестные функции аргумента
. Если
, то
и данное уравнение принимает вид
(26)
Так как искомая функция
представлена в виде произведения двух других неизвестных функций, то одну из них можно выбрать произвольно. Выберем функцию
так, чтобы выражение, стоящее в круглых скобках левой части равенства (26), обращалось в нуль, т.е. чтобы имело место равенство
(27)
Тогда уравнение (26) принимает вид
(28)
Уравнение (27) является уравнением с разделяющимися переменными относительно
и
. Решим это уравнение:
(Чтобы равенство (27) имело место, достаточно найти одно какое-либо частное решение, удовлетворяющее этому уравнению. Поэтому для простоты при интегрировании этого уравнения находим то частное решение, которое соответствует значению произвольной постоянной
). Подставив в (28) найденное выражение для
, получим:
Интегрируя, получаем
. Тогда
– общее решение данного уравнения.