导读 一阶线性常微分方程标准式是指形如$y'+p(x)y=q(x)。绿色圃中小学教育网百科专栏,提供全方位全领域的生活知识
一阶线性常微分方程标准式是指形如$y'+p(x)y=q(x)$的微分方程,其中$p(x)$和$q(x)$为已知函数,$y=y(x)$为未知函数。这种类型的微分方程在数学和物理中都有广泛的应用。
首先,我们来看一下这个方程的标准形式。将$y'+p(x)y=q(x)$移项,得到$y'+p(x)y-q(x)=0$。这个方程的一阶导数为$y'+p(x)y$,一阶常数项为$q(x)$。如果$q(x)=0$,则这个方程就是一个齐次方程,否则就是一个非齐次方程。
接下来,我们来探讨这个方程的解法。由于它是一个一阶线性微分方程,我们可以使用常数变易法来求解。设$y=C(x)e^$,其中$C(x)$是待求函数,代入原方程中,得到:
$$\frac(C(x)e^)+p(x)C(x)e^=q(x)$$
对$C(x)$求导,得到$C'(x)e^+C(x)(-p(x)e^)=q(x)$。移项,得到$C'(x)e^=-q(x)-C(x)(-p(x)e^)$。对两边同时求积分,得到:
$$C(x)=e^\int q(x)e^dx+C_0$$
其中$C_0$是常数。将求得的$C(x)$代入$y=C(x)e^$,得到方程的通解:
$$y=e^\int q(x)e^dx+C_0e^$$
这就是一阶线性常微分方程标准式的通解。
总之,一阶线性常微分方程标准式是一个重要的数学工具,可以用来解决许多实际问题。通过常数变易法,我们可以求得它的通解,为其他更为复杂的微分方程解决提供了基础。
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