关于一阶线性微分方程的解法,一般的高等数学书上都有两种解法:常数易变法还有由其推导的公式法,可能很多同学不理解常数易变法,那么下面我们来介绍另一种较为容易理解的方法。
对于一般一阶线性微分方程,总可以化为y'+py=q的形式(p,q是关于x的函数)。我们注意到,(uv)'=u'v+uv',因此,尝试将y'+py化为此形式。
令u'/u=p,可以解出符合条件的u的通解,并且此方程难度较小。
得到u
后,原方程化为uy'+u'y=qu,即(uy)'=qu,再两边对x积分有uy=∫qudx,所以y的通解为y=(∫qudx)/u,其中u为u'/u=p的通解。注意整理任意常数部分。
下面来看个简单例题熟悉一下。
y'+y=2x
解: 令u'/u=1,解得u=Ce^x (C为任意常数)
所以原方程化为 (uy)'=2xu=2Cxe^x
所以 uy=∫2Cxe^xdx=2C(x-1)e^x+A (A为任意常数)
所以 y=(2C(x-1)e^x+A)/u=(2C(x-1)e^x+A)/Ce^x=2(x-1)+K/e^x (其中常数K=A/C或0)
下面我们来看图比较下这种方法和传统方法的异同
对于一般一阶线性微分方程,总可以化为y'+py=q的形式(p,q是关于x的函数)。我们注意到,(uv)'=u'v+uv',因此,尝试将y'+py化为此形式。
令u'/u=p,可以解出符合条件的u的通解,并且此方程难度较小。
得到u
后,原方程化为uy'+u'y=qu,即(uy)'=qu,再两边对x积分有uy=∫qudx,所以y的通解为y=(∫qudx)/u,其中u为u'/u=p的通解。注意整理任意常数部分。
下面来看个简单例题熟悉一下。
y'+y=2x
解: 令u'/u=1,解得u=Ce^x (C为任意常数)
所以原方程化为 (uy)'=2xu=2Cxe^x
所以 uy=∫2Cxe^xdx=2C(x-1)e^x+A (A为任意常数)
所以 y=(2C(x-1)e^x+A)/u=(2C(x-1)e^x+A)/Ce^x=2(x-1)+K/e^x (其中常数K=A/C或0)
下面我们来看图比较下这种方法和传统方法的异同