Question Number 50432 by Abdo msup. last updated on 16/Dec/18
$${solve}\:{x}\left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right){y}^{'} \:+\mathrm{2}{y}\:={x}^{\mathrm{2}} \\ $$
Commented by Abdo msup. last updated on 16/Dec/18
$$\left({he}\right)\:\Rightarrow{x}\left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right){y}^{'} \:+\mathrm{2}{y}\:=\mathrm{0}\:\Leftrightarrow{x}\left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right){y}^{'} =−\mathrm{2}{y}\:\Leftrightarrow \\ $$$$\frac{{y}^{'} }{{y}}\:=\frac{−\mathrm{2}}{{x}\left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)}\:\Rightarrow{ln}\mid{y}\mid=−\mathrm{2}\:\int\:\:\:\frac{{dx}}{{x}\left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)}\:+{c}\:{let}\:{decompise} \\ $$$${F}\left({x}\right)=\frac{\mathrm{1}}{{x}\left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)}\:\Rightarrow{F}\left({x}\right)=\frac{\mathrm{1}}{{x}\left({x}−\mathrm{1}\right)\left({x}+\mathrm{1}\right)}\:=\frac{{a}}{{x}}\:+\frac{{b}}{{x}−\mathrm{1}}\:+\frac{{c}}{{x}+\mathrm{1}} \\ $$$${a}\:={lim}_{{x}\rightarrow{o}} {xF}\left({x}\right)=−\mathrm{1} \\ $$$${b}={lim}_{{x}\rightarrow\mathrm{1}} \left({x}−\mathrm{1}\right){F}\left({x}\right)=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}} \\ $$$${c}={lim}_{{x}\rightarrow−\mathrm{1}} \left({x}+\mathrm{1}\right){F}\left({x}\right)=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\Rightarrow{F}\left({x}\right)=\frac{−\mathrm{1}}{{x}}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\left({x}−\mathrm{1}\right)}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\left({x}+\mathrm{1}\right)} \\ $$$$\Rightarrow{ln}\mid{y}\mid\:=−\mathrm{2}\:\int\left(\frac{−\mathrm{1}}{{x}}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\left({x}−\mathrm{1}\right)}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\left({x}+\mathrm{1}\right)}\right){dx} \\ $$$$=\mathrm{2}{ln}\mid{x}\mid−{ln}\mid{x}−\mathrm{1}\mid−{ln}\mid{x}+\mathrm{1}\mid\:+{c}\:\Rightarrow \\ $$$${y}\:\left({x}\right)={k}\:\frac{{x}^{\mathrm{2}} }{\mid{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\mid}\:\:\:{let}\:{suppose}\:\mid{x}\mid>\mathrm{1}\:\Rightarrow \\ $$$${y}\left({x}\right)\:=\:{K}\:\frac{{x}^{\mathrm{2}} }{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}\:\:\:{mvc}\:{method}\:{give} \\ $$$${y}^{'} \:=\:\:{K}^{'} \:\:\:\frac{{x}^{\mathrm{2}} }{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}\:+{K}\:\frac{\mathrm{2}{x}\left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)−{x}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{2}{x}\right)}{\left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$$={K}^{'} \:\frac{{x}^{\mathrm{2}} }{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}\:+{K}\:\frac{−\mathrm{2}{x}}{\left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }\:{and}\:\left({e}\right)\:\Leftrightarrow \\ $$$${x}\left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)\left({K}^{'} \:\frac{{x}^{\mathrm{2}} }{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}\:+{K}\:\frac{−\mathrm{2}{x}}{\left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }\right)\:+\mathrm{2}{K}\frac{{x}^{\mathrm{2}} }{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}\:={x}^{\mathrm{2}} \:\Rightarrow \\ $$$${K}^{'} \:\:{x}^{\mathrm{3}} \:−\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} {K}\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}\:+\mathrm{2}{K}\:\frac{{x}^{\mathrm{2}} }{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}\:={x}^{\mathrm{2}} \:\Rightarrow\:{K}^{'} =\frac{\mathrm{1}}{{x}}\:\Rightarrow \\ $$$${K}\:={ln}\mid{x}\mid\:+\lambda\:\:\Rightarrow \\ $$$${y}\left({x}\right)\:=\frac{{x}^{\mathrm{2}} }{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}\left(\:{ln}\mid{x}\mid\:+\lambda\right)\:=\frac{{x}^{\mathrm{2}} {ln}\mid{x}\mid}{{x}^{\mathrm{2}} \:−\mathrm{1}}\:+\frac{\lambda{x}^{\mathrm{2}} }{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}\:. \\ $$$$ \\ $$
Answered by tanmay.chaudhury50@gmail.com last updated on 16/Dec/18
$$\frac{{dy}}{{dx}}+\frac{\mathrm{2}}{{x}\left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)}{y}=\frac{{x}}{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}} \\ $$$${I}.{F}\:\:{e}^{\int\frac{\mathrm{2}}{{x}\left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)}{dx}} \\ $$$$\int\frac{\mathrm{2}{x}}{{x}^{\mathrm{2}} \left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)}{dx} \\ $$$$\int\frac{{dt}}{{t}\left({t}−\mathrm{1}\right)}=\int\frac{{t}−\left({t}−\mathrm{1}\right)}{{t}\left({t}−\mathrm{1}\right)}{dt}=\int\frac{{dt}}{{t}−\mathrm{1}}−\int\frac{{dt}}{{t}}={ln}\left(\frac{{t}−\mathrm{1}}{{t}}\right) \\ $$$${I}.{F}\:\:\:{e}^{{ln}\left(\frac{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} }\right)} =\frac{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} } \\ $$$$\frac{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} }\frac{{dy}}{{dx}}+\frac{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} }×\frac{\mathrm{2}}{{x}\left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)}{y}=\frac{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} }×\frac{{x}}{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}} \\ $$$$\left(\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} }\right)\frac{{dy}}{{dx}}+\left(\frac{\mathrm{2}}{{x}^{\mathrm{3}} }\right){y}=\frac{\mathrm{1}}{{x}} \\ $$$$\frac{{d}}{{dx}}\left\{{y}×\left(\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} }\right)\right\}=\frac{\mathrm{1}}{{x}} \\ $$$${d}\left\{{y}×\left(\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} }\right)\right\}=\frac{{dx}}{{x}} \\ $$$${intregating} \\ $$$${y}×\left(\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} }\right)={lnx}+{c} \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$