个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解

我们都知道,对常微分方程 《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》最简单也是最本质的处理方法就是分离变量,使得方程可以变成《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》的形式,两边再进行积分便可以得到方程的解《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》.在常微分方程(以下简称为方程)中,有两类比较特殊的方程,分别是一阶线性齐次微分方程以及一阶线性非齐次微分方程.这一类线性方程可以统一表示为《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》.

        这里有个小问题,为什么说是线性方程?我个人是这么理解的把《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》写成《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》,在整理完系数之后,方程可以表示为《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》,很明显,从代数学的角度,这就是关于《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》的方程,且两者是线性的,易证:

《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》

因此这类方程是线性方程.

      此外,为什么说这类方程有齐次与非齐次之分呢?很简单,当q=0时,《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》即是《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》,在代数学中,这类方程就是齐次方程。而当q不为0时,q视为一个非零常数k,则明显的,《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》是一个非齐次方程。本人在两天前请教了一位师兄,他对于齐次和非齐次的判断方法“简单粗暴”但十分有效——关键在于方程能否进行变量分离

     在解方程的时候,我们应该分情况——q是否为零。

     Case 1:当q为0时,该方程是一个齐次方程,《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》,即有《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》,对这个式子进行变量分离,可以得到《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》,两边同时进行积分可以得到《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》,即可以得到方程的一个解为《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》.

     Case 2:当q不为0时,方程的形式为《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》

     对于常微分方程,我们采用的最常规,最原始,最简单的方法,就是进行变量分离,所以可以试着用分离变量对这个方程进行处理:《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》,但这样子,还是没能将x和y完全分离,因此没能够达到分离变量的目的,所以直接分离变量这种思路暂时枪毙掉。

不妨换一种方法:能否构造出一个恰当方程《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》,其中《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》.为了构造出这样一个恰当方程,我们需要利用一个积分因子《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》,使得《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》是一个恰当方程。假设方程左边的《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》恰好是某个二元函数的全微分,由数学分析的相关知识可以很快得到,这个所谓的原函数的唯一存在的且为《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》。因此,对uy求全微分可以得到《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》,所以《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》.

根据以上分析得到的《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》,则《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》,而这个就是我们熟悉的齐次方程,进行简单的变量分离即可:

《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》

所以这个方程的一个积分因子是《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》,而这个就是这个非齐次方程的”导出”齐次方程的解。

在得到这个积分因子之后,我们就可以很快对这个方程进行求解:

《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》

这种方式是MIT教授的方法,是本人认为最好理解的推导方法。如果有更好更简便的推导方式,欢迎探讨!

P.S. 在华南师大版本的《应用常微分方程》中,对这种方程的表述是《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》,那么用上述的思路进行推导,得到的结果大同小异,只不过是《个人对于常微分方程之一阶线性非齐次方程的常数变易法的见解》

原因在于p的符号发生改变,但方程的本质并没有改变。

 

 

 

 

 

 

    原文作者:「已注销」
    原文地址: https://blog.csdn.net/weixin_58108278/article/details/122782466
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