Staff Site Universitas Negeri Yogyakarta Handout PD sesi4

PD
Pertemuan ke-4
Pokok Bahasan: PD linear tingkat 1
Bentuk umum:

dy
+ P( x) y =
Q( x) ………………………………………………(1)
dx

Penyelesaian:
1. Metode faktor integral
2. Metode Lagrange (variasi parameter)
3. Metode Bernoulli
Metode faktor integral:
PD bentuk (1) dapat ditulis menjadi:
( P( x) y − Q( x))dx + dy =
0

Misalkan M ( x, y ) =−
P ( x) y Q( x), N ( x, y ) =

1

∂N
∂M
=0
= P( x) ,
∂x
∂y
jadi

∂M ∂N
1 ∂M ∂N
dan

(

)=
P ( x) fungsi x saja sehingga
N ∂y ∂x
∂y

∂x

diperoleh faktor integral
1 ∂M ∂N

P ( x ) dx
∫ N ( ∂y − ∂x ) dx
u e=
e∫
=

Persamaan (1) dapat ditulis dalam
dy + P ( x) ydx =
Q( x)dx

dikalikan dengan faktor integral, diperoleh
e∫

P ( x ) dx


d (e ∫

dy + e ∫

P ( x ) dx

P ( x ) dx

P ( x ) dx
P( x) ydx =
e∫
Q( x)dx

y ) = Q ( x )e ∫

P ( x ) dx

dx

∫ P ( x ) dx y )

=
∫ d (e
P ( x ) dx
=
e∫
y

PU:

y

∫ Q ( x )e


∫ Q ( x )e

∫ P ( x ) dx dx + c

P ( x ) dx


dx + c

− P ( x ) dx
− ∫ P ( x ) dx
∫ P ( x ) dx
……………………………………(2)
e ∫
∫ Q( x)e dx + ce

PD Bernoulli:
Bentuk umum:

dy
+ P( x) y =
Q( x) y n
dx

Diselesaikan dengan membawa ke PD linear tingkat 1 yaitu kedua ruas dibagi y n
diperoleh


y−n

dy
Q( x)
+ P( x) y1− n =
dx

Substitusi y1− n = w
Diturunkan menjadi (1 − n) y − n

y−n

dy dw
=
dx dx

dy dw 1
=
dx dx (1 − n)


1 dw
+ P( x) w =
Q( x)
(1 − n) dx

dw
+ (1 − n) P( x) w = (1 − n)Q( x) PD linear tingkat 1.
dx
− (1− n ) P ( x ) dx
∫ (1− n ) P ( x ) dx dx + ce − ∫ (1− n ) P ( x ) dx
PU w =
e ∫
∫ (1 − n)Q( x)e

Dengan w = y1− n

Contoh 1: Selesaikan PD 2( y − 4 x 2 )dx + xdy =
0
Jawab: diubah ke PD linear tingkat 1


x

dy
+ 2( y − 4 x 2 ) =
0
dx

x

dy
+ 2y =
8x2
dx

dy 2
2
+ y=
8 x PD linear dengan=
P( x) =
, Q( x) 8 x

dx x
x

Faktor integral
u e=
e
=
P ( x ) dx

= eln x = x 2

2
ydx) =
8 x3 dx
x

x 2 dy + 2 xydx =
8 x 3dx
d ( x 2 y ) = 8 x3 dx
( x y ) ∫ 8 x dx + c

∫ d=
2

3

2
x=
y 2x4 + c

x2 y − 2x4 =
c
Atau langsung dengan rumus (2)
y

− P ( x ) dx
∫ P ( x ) dx dx + ce − ∫ P ( x ) dx
e ∫
Q
(
x

)
e


y e
=



2

∫ x dx

=
y eln x

=
y

−2

∫ 8 xe

2

∫ x dx

2

2
8 xdx dengan u, diperoleh
ydx =
x

Kalikan PD dy +

x 2 (dy +

2

∫ x dx

dx + ce



ln x
ln x
∫ 8 xe dx + ce
2

1
c
8 x3 dx + 2
2 ∫
x
x

2

∫ x dx

−2

=
y

2x 4 c
+
x2 x2

2
x=
y 2x4 + c

x2 y − 2x4 =
c
Contoh 2: selesaikan PD

dy 1
y2
− y=
− 2
dx x
x

Jawab: PD tersebut PD Bernoulli dengan

−1
−1
=
, Q( x)
dan n = 2.
x
x2

=
P( x)

Selanjutnya diubah ke PD linear tingkat dengan substitusi

y −1 = w
Diperoleh PU
− (1− 2) P ( x ) dx
∫ (1− 2) P ( x ) dx dx + ce − ∫ (1− 2) P ( x ) dx
w=
e ∫
∫ (1 − 2) Q( x)e

−1

−1

−1 ∫ dx
∫ dx
∫ dx
w=
e x ∫ (1 − 2) 2 e x dx + ce x
x

1 1
c
x dx +
2

x x
x

=
w

1
c
ln x +
x
x

=
w

xw
= ln x + c
xw − ln x =
ln c1

x
− ln x =
ln c1
y
x
y

ln e − ln x =
ln c1

1

x
y

ln

e
= ln c1
x

x
y

x

e
= c1 sehingga PU: e y = c1 x
x
Latihan:
1. ydx + (3 x − xy + 2) dy =
0
2.

dy 3 y
+
=
6x2
dx x

3. x 4

dy
+ 2 x3 y =
1
dx

4.

dy
+ 3y =
3 x 2 e −3 x
dx

5.

dx x 1
+ =
dt t 2 t 2

6.

dy
+ 4 xy =
8x
dx

7. (u 2 + 1)

8. x

dv
+ 4uv =
3u
du

dy 2 x + 1
+
y=
x −1
dx x + 1

9. ( x 2 + x − 2)

10.

dy
+ 3( x + 1) y =x − 1
dx

dr
+ r tan θ =
cos θ