微分方程——一阶线性微分方程

〇 前言

此文章是在武忠祥老师的高等数学的基础上做此文章,目的是为了更好留下印象以及给不懂的地方及时解释。

一 线性方程

y’ + p(x)y = Q(x) 非齐次 y = C(x)e-∫p(x)dx
y’ + p(x)y = 0 齐次 y = C e-∫p(x)dx

解析①:这里使用分部积分法,原本式子为 y’ + p(x)y = Q(x),利用 (uv)’ = u’v + uv’分部积分公式,在原式两边同乘个u,可以得到 uy’ + up(x)y = uQ(x),那么这里再根据分布积分公式来看,可以看出 u’ = up(x),那么把这个式子变一下,可以变成 u’/u = p(x),两边积分后可以得到 ln|u| = ∫p(x)dx(注意:这里u为函数u(x),不是单纯的未知量),因此可以取 u = e∫p(x)dx。

解析②:上面 y=一大串那个式子中,C是齐次方程的通解,而C前面的那个式子则是非齐次方程的特解

例1 y’-(2/x)y=x²

解:

例2 (dy/dx) = 1/(x+y)

解:

二 伯努利方程

y’ + p(x)y = Q(x)ya a=0,线性;a=1,可分离

——令 t = y1-a,化线性

解析:这里两边同乘个 y-ay’ + p(x)y1-a = Q(x)

令 y1-a = Z,p(x)Z = Q(x),(1-a)y-ay’ = Z’

1/(1-a) Z’ + p(x)Z = Q(x)

Z’ + (1-a)p(x)Z = (1-y)Q(x) 线性

例3

解:

例4

解:

三 内容小结

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Source: github.com/k4yt3x/flowerhd
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