Q.

Let y = y(x) be the solution of the differential equation dydx=2x(x+y)3-x(x+y)-1, y(0)=1. Then, (12+y(12))2 equals:             [2024]

1 12-e  
2 44+e  
3 21+e  
4 31-e  

Ans.

(1)

We have, dydx = 2x(x + y)3 - x(x + y) - 1, y(0) = 1

Let x + y = t  ⇒  1 + dydx = dtdx

Now, dtdx - 1 = 2xt3 - xt - 1

⇒  dtdx = 2xt3 - xt  ⇒  1t3 dtdx +xt2 - 2x = 0

Put 1t2 = u  ⇒  -2t3 dtdx = dudx we get

-12 dudx + xu = 2x  ⇒   dudx - 2xu = -4x

∴  IF = e∫-2xdx = e-x2

Required solution = u·e-x2 = ∫e-x2· (-4x) dx

⇒  e-x2t2 = ∫e-x2· (-4x) dx

⇒  e-x2(x + y)2 = 2e-x2 + C  ⇒  1(x + y)2 = 2 + Cex2

At  x = 0, y = 1, we get 1 = 2 + C ⇒ C = -1

(x + y)2 = 12 - ex2

At x = 12, (y + 12)2 = 12 - e

∴  (y(12) + 12)2 = (12 - e).