问题 问答题

设xOy平面第一象限中有曲线

:y=y(x),过点

又M(x,y)为

上任意一点,满足:弧段

的长度与点M处

的切线在x轴上的截距之差为


(Ⅰ)导出y=y(x)满足的微分方程和初始条件;
(Ⅱ)求曲线

的表达式.

答案

参考答案:[分析与求解] (Ⅰ)先求出[*]在点M(x,y)处的切线方程
Y-y(x)=y’(x)(X-x),
其中(X,Y)是切线上点的坐标.在切线方程中令Y=0,得x轴上的截距
[*]
又弧段[*]的长度为[*]按题意得
[*]
这是积分、微分方程,两边对x求导,就可转化为二阶微分方程:
[*]
又由条件及①式中令x=0得
[*]
因此得初值问题
[*]
问题①与②是等价的.
(Ⅱ)下面求解②.这是不显含x的二阶方程,作变换p=y’,并以y为自变量得
[*]
分离变量得[*]
[*]
由[*]
将上面两式相减[*]
[*]
再积分得[*]
其中[*]则③就是所求曲线[*]的表达式.
[*]

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