4.下列微分方程中,为可分离变量的微分方程的是
A$y^{\prime}+x y=x^{2}$
B$(x y+1) \mathrm{d} x+(y+1) \mathrm{d} y=0$
C $y^{\prime}+y e^{x}=e^{x}$
D$\left(y^{\prime}\right)^{2}+y \sin x=x$
理解可分离变量的定义
可分离变量的微分方程是指能够通过代数变形,将方程写为形如 g(y) dy = f(x) dx 的形式,即变量 y 和 x 分别位于等号两侧。
分析选项A
A: y' + xy = x^2,即 dy/dx = x^2 - xy = x(x - y),右侧同时含有 x 和 y 的乘积,无法分离成 f(x)g(y) 的形式,因此不是可分离变量方程。
分析选项B
B: (xy+1)dx + (y+1)dy = 0,移项得 (xy+1)dx = -(y+1)dy,左侧含有 x 和 y 的乘积项 xy,无法分离成只含 x 的表达式与只含 y 的表达式相乘的形式,因此不是可分离变量方程。
分析选项C
C: y' + y e^x = e^x,即 dy/dx = e^x - y e^x = e^x (1 - y),右侧可写为 e^x 与 (1-y) 的乘积,变量已分离,因此是可分离变量微分方程。
分析选项D
D: (y')^2 + y sin x = x,含有 y' 的平方项,且无法整理成 dy/dx = f(x)g(y) 的形式,因此不是可分离变量方程。
得出结论
只有选项C满足可分离变量的条件,故正确答案为C。