一階微分方程的求解


本篇介紹一下一階微分方程的求解方法,以及伯努利方程的特殊求解方法。這個應該是上學時高數課中的內容,現在用到了,溫習一下。 順便感嘆一下,時間過得真快。

1. 定義

新しい畫像 (1)

形如上式的方程稱為一階線性微分方程, 並且當Q(x)恆為零時稱為齊次線性方程, Q(x)不恆為零時稱為非齊次線性方程.

 

2. 通解

2.1 齊次線性方程的通解

對於齊次線性方程:

新しい畫像 (2)

可以推出:

新しい畫像 (2) 通解為:

新しい畫像 (2) 

2.2  非齊次線性方程的通解

對於非齊次線性方程:

新しい畫像 (3)設通解為:

新しい畫像 (3)

帶入非齊次線性方程:

新しい畫像 (3)積分得:

新しい畫像 (3)其中C為常數。 

於是非齊次線性通解是:

新しい畫像 (4)

由此可以看出,齊次線性方程的通解是非齊次線性方程的一個特解。

 

3.  伯努利方程

新しい畫像

形如上式的方程叫做伯努利方程。

將方程線性化得:

新しい畫像

例子:

求下列方程的通解

9兩邊除以y的平方得:

新しい畫像 (7)將第一項中y的負平方移入微分內得:

新しい畫像 (7)由非齊次線性方程的通解可知:

新しい畫像 (7)即原方程的通解為:

新しい畫像 (7)


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