(1)
xy′′−(1+x)y′+y=0
m2x−m(1+x)+1=0(m−1)(mx−1)=0m=1よってy=exを特殊解に持つ
y=exとおくとy′=exv+exv′y′′=exv+2exv′+exv′′これを与式に代入して
x(exv+2exv′+exv′′)−(1−x)(exv+exv′)+exv=0xy′′+xy′−y′=0
xy′′+y′(x+1)=0y′=Pとおくと
xP′+(x−1)P=0P1dxdP=−xx−1=−1+x1
∫P1dP=∫(−1+x1)dxlogP=−x+logx+C1eC1=C2とおくと
P=C2xe−x元に戻して
y′=C2xe−x
y=C2{−xe−x+∫e−xdx+C3}=C2{−xe−x−e−x+C3}元に戻して
ye−x=C2{−(x+1)e−x+C3}−C2=A、C2C3=Bとおくと
y=A(x+1)+Bex(A,B は任意定数)
(2)
xy′′−(2x+1)y′+(x+1)y=0
m2x−m(2x+1)+x+1=0{mx−(x+1)}(m−1)=0m=1よってy=exを特殊解に持つ
y=exvとおくとy′=exv+exv′y′′=exv+2exv′+exv′′これを与式に代入して
x(exv+2exv′+exv′′)−(2x+1)(exv+exv′)+(x+1)exv=0xy′′−y′=0y′=Pとおくと
xP′−P=0
∫P1dP=∫x1dxlogP=logx+C1eC1=C2とおくと
P=C2x元に戻して
y′=C2x
v=21C2x2+C3 元に戻して
ye−x=21C2x2+C3 21C2=A,C3=B とおくと
y=ex(Ax2+B) (A,B は任意定数)
(3)
(x+3)y′′−(2x+7)y′+2y=0
m2(x+3)−m(2x+7)+2=0 {m(x+3)−1}(m−2)=0 m=2 よってy=e2xを特殊解に持つ
y=e2xv とおくと y′=2e2xv+e2xv′ y′′=4e2xv+4e2xv′+e2xv′′ これを与式に代入して
(x+3)(4e2x+4e2xv′+e2xv′′)−(2x+7)(2e2xv+e2xv′)+2e2xv=0
(x+3)v′′+(2x+5)v=0 v′=P とおくと
(x+3)P′+(2x+5)P=0
∫P1dP=∫x+32x+5dx=∫(−2+x+31)dx
logP=−2x+log(x+3)+C1 eC1=C2 とおくと
P=(x+3)e−2xC2 元に戻して
v′=C2(x+3)e−2x
v=C2{−21(x+3)e−2x+∫21e−2xdx+C3}=C2{−21(x+3)e−2x−41e−2x+C3}
元に戻して −41C2=A,−41C2C3=B とおくと
y=A(2x+7)+Be2x (A,B は任意定数)