假设一阶微分方程
右侧函数f(x,y) 相对于y 呈线性。假设函数a(x) 和b(y) 在区间x 上连续。此时,对应的微分方程可写为
像这样的微分方程称为一阶线性微分方程,而不是线性的微分方程称为非线性微分方程。
下面的一阶微分方程称为一阶线性微分方程
下面的一阶微分方程称为非线性微分方程
本文的内容是求解一阶线性微分方程(1)
假设b(x)=0,则线性微分方程(1)变为
2) 该方程称为齐次线性微分方程。该方程也是一个变量分离方程。因此,用变量法求它的通解就是(小伙伴们可以尝试计算一下,很简单)
其中C 是任意常数。为了导出一般线性微分方程(1)的解,我们对次线性微分方程(2)的一般解进行一些分析。上式可写为
然后对x求导,我们得到
让下面的公式
然后我们得到:
或得到:
由于(x) 不等于0,我们得到
该微分方程实际上是齐次线性微分方程(2)。因此,如果我们反转上述步骤,就会得到线性微分方程(7)的新解,即:根据(7),使用函数(x)(线性微分方程7的积分因子)将式(7)两端相乘,得到式(6),故式(5)成立,再取不定积分,可得微分方程(7) 通过积分式(4),这种方程相乘的方法通过积分因子用于求解齐次线性微分方程。优点是可以使用类似的过程来求解一般线性微分方程(1)。
2) 假设b(x)不等于0,则线性微分方程(1)被称为非齐次的。为了使用上述积分因子法,我们将式(1)写成其等价形式
重用积分因子
将式(8)两边相乘,得
还
两边积分,得到通积分
式中C为任意常数,因此式(8)的通解为
示例:求解以下微分方程
其中,K、、p均为正常数。
这是一个非齐次一阶线性微分方程,其积分因子为
将微分方程两边乘以它得到
然后取不定积分,我们得到
因此,微分方程的通解为
然后通过计算右边的不定积分,我们得到
其中C 是任意常数。
用户评论
╯念抹浅笑
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冷眼旁观i
一阶线性微分方程,以前听得头疼,现在感觉豁然开朗了!
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∞◆暯小萱◆
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太难
微积分原来没那么难,这个视频让我对一阶线性微分方程有了新的理解。
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不忘初心
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我绝版了i
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残留の笑颜
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冷风谷离殇
非常棒的讲解!现在我终于明白一阶线性微分方程到底是怎么回事了。
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浮光浅夏ζ
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鹿叹
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烟雨离殇
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陌上花
原来微积分也可以这么简单!
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一样剩余
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灵魂摆渡人
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