一阶线性微分方程计算公式推导
创始人
2024-05-20 19:12:09

一阶线性微分方程的形式如下:

y′+p(x)y=q(x)y'+p(x)y=q(x)y′+p(x)y=q(x)


对于式子左侧,长得像下式,但不太一样

(uv)′=u′v+uv′(uv)'=u'v+uv'(uv)′=u′v+uv′

y′⋅1+y⋅p(x)y' ·1+y ·p(x)y′⋅1+y⋅p(x)


这里对应vvv看似得不到一个合适的,但是借助[ef(x)]′=ef(x)⋅f′(x)[e^{f(x)}]'=e^{f(x)}·f'(x)[ef(x)]′=ef(x)⋅f′(x)可以发现能构造出类似的,即下式

y′⋅e∫p(x)dx+y⋅e∫p(x)dx⋅p(x)y'·e^{\int p(x)dx}+y·e^{\int p(x)dx}·p(x)y′⋅e∫p(x)dx+y⋅e∫p(x)dx⋅p(x)

提出相同系数:

e∫p(x)dx⋅[y′⋅1+y⋅p(x)]e^{\int p(x)dx}·[y'·1+y·p(x)]e∫p(x)dx⋅[y′⋅1+y⋅p(x)]

原式等号右侧增补相同系数可得到式子整体(待化简)

e∫p(x)dx⋅[y′⋅1+y⋅p(x)]=e∫p(x)dx⋅q(x)e^{\int p(x)dx}·[y'·1+y·p(x)]=e^{\int p(x)dx}·q(x)e∫p(x)dx⋅[y′⋅1+y⋅p(x)]=e∫p(x)dx⋅q(x)


于是化简得到:

[y⋅e∫p(x)dx]′=e∫p(x)dx⋅q(x)[y·e^{\int p(x)dx}]'=e^{\int p(x)dx}·q(x)[y⋅e∫p(x)dx]′=e∫p(x)dx⋅q(x)

左侧是求导,给积回去,右侧得添积分号:

y⋅e∫p(x)dx=∫e∫p(x)dx⋅q(x)dx+Cy·e^{\int p(x)dx}=\int {e^{\int p(x)dx}·q(x)dx + C}y⋅e∫p(x)dx=∫e∫p(x)dx⋅q(x)dx+C


将y系数化为1得最终结论通解公式

y=e−∫p(x)dx⋅∫e∫p(x)dx⋅q(x)dx+Cy= e^{-\int p(x)dx}·\int {e^{\int p(x)dx}·q(x)dx + C}y=e−∫p(x)dx⋅∫e∫p(x)dx⋅q(x)dx+C

且通解就是全部解

相关内容

热门资讯

广西宁明:AI+低空经济赋能 ... 转自:新华财经日前,“人工智能赋能县域经济高质量发展院士专家宁明行”活动暨广西人机交互与智能决策重点...
视频丨转发周知!春运火车票今起... 今天(1月19日)春运第一天火车票开售哪天可买春节假期第一天的车票?2026年春运购票有哪些新变化?...
钨金属原料价格持续上涨,翔鹭钨... (来源:财闻) 预计归属于上市公司股东的净利润为1.25亿元~1.8亿元,...
网友:为什么飞船必须有舷窗 转... #神20舷窗裂纹维修细节披露#【网友:#为什么飞船必须有舷窗#[思考]转存长知识!】今天,#神20飞...
监管对“投资大V”出手,收割粉... 财联社1月19日讯(记者 吴雨其)在许多普通投资者眼里,社交平台上的“实盘冠军”、“投资大V”,似乎...