【摘要】:形如的微分方程叫做一阶线性微分方程,其中P(x),Q(x)都是自变量x的已知函数.所谓“线性”指的是(1)式中的未知函数y及其导数y′都是一次式.(1)当Q(x)≡0,(1)式变为叫做一阶线性齐次微分方程.方程是可分离变量的微分方程,分离变量得积分得即(2)若Q(x)≠0,方程(1)式叫做一阶线性非齐次微分方程.因为一阶线性齐次方程是一阶线性非齐次方程的特殊情况,所以可以设想把一阶线性齐次方程的通
形如
的微分方程叫做一阶线性微分方程,其中P(x),Q(x)都是自变量x的已知函数.所谓“线性”指的是(1)式中的未知函数y及其导数y′都是一次式.
(1)当Q(x)≡0,(1)式变为
叫做一阶线性齐次微分方程.
方程是可分离变量的微分方程,分离变量得
积分得
即
(2)若Q(x)≠0,方程(1)式叫做一阶线性非齐次微分方程.因为一阶线性齐次方程是一阶线性非齐次方程的特殊情况,所以可以设想把一阶线性齐次方程的通解中的常数C换成函数C(x),即y=C(x)e-∫p(x)d x作为一阶线性非齐次方程的通解.
下面就假定y=C(x)e-∫p(x)d x是一阶线性非齐次方程的通解,C(x)是待定函数.
把假定解代入方程得
整理得
积分得
把C(x)代入假定解中,即得一阶非齐次线性方程的通解
该方法称为常数变易法.由于该通解作为公式不易记忆,因此不背公式,根据推理过程,即利用常数变易法来求解一阶线性非齐次微分方程.
例6 求微分方程y′+y=e-x的通解.
解 方法一 常数变易法
先求齐次方程y′+y=0的通解,分离变量得(www.xing528.com)
两端积分得
即
再设y=C(x)e-x为原方程的解,代入原方程得
即
积分得
故所求方程的通解为
因为P(x)=1,Q(x)=e-x,所以通解为
即
再设y=C(x)sin x为原方程的解,
代入原方程得
整理得
故所求方程的通解为
例8 求一曲线方程,此曲线通过原点,并且它在点(x,y)处的切线斜率等于2x-y.
解 根据导数的几何意义,有
此方程为一阶线性非齐次方程,因P(x)=1,Q(x)=2x,所以通解为
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