求解可降阶的微分方程:$y^{\prime \prime}$ $=$ $f(y, y^{\prime})$(B031)

问题

如何将微分方程 $y^{\prime \prime}$ $=$ $f(y, y^{\prime})$ 降阶为一阶微分方程?

选项

[A].   令 $u$ $=$ $y^{\prime}$, 则有:$u$ $u^{\prime}$ $=$ $f(y, u)$

[B].   令 $u$ $=$ $y^{\prime}$, 则有:$u$ $u^{\prime}$ $=$ $f(y, u u^{\prime})$

[C].   令 $u$ $=$ $y^{\prime}$, 则有:$u^{\prime}$ $=$ $f(y, u)$

[D].   令 $u$ $=$ $y^{\prime}$, 则有:$u$ $u^{\prime \prime}$ $=$ $f(y, u^{\prime})$


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观察可知,方程 $y^{\prime \prime}$ $=$ $f(y, y^{\prime})$ 的特点是不显含自变量 $x$, 于是

令 $u$ $=$ $y^{\prime}$, 则有 $\frac{\mathrm{d}^{2} y}{\mathrm{~d} x^{2}}$ $=$ $\frac{\mathrm{d} u}{\mathrm{~d} x}$ $=$ $\frac{\mathrm{d} u}{\mathrm{~d} y}$ $\frac{\mathrm{d} y}{\mathrm{~d} x}$ $=$ $u$ $u^{\prime}$.

于是,微分方程 $y^{\prime \prime}$ $=$ $f(y, y^{\prime})$ 变为一个以 $y$ 为自变量,$u(y)$ 为末知函数的一阶微分方程:

$u$ $u^{\prime}$ $=$ $f(y, u)$.

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