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关于一阶微分方程各类解法的研究

2012-04-29王晓玲

数学学习与研究 2012年9期
关键词:方法

王晓玲

一、一阶微分方程类型

一个微分方程,首先应掌握方程类型的判别,因为不同类型的方程有不同的解法,同一个方程也可能属于多种不同的类型,同时也有多种不同的解法,我们则应该选择较易求解的方法.对于一阶微分方程,通常可按照可分离变量的方程、一阶线性方程、齐次方程的顺序进行.

一阶微分方程的一般形式为F(x,y,y′)=0或y′=f(x,y).

其中最基本的类型是变量可分离的方程和一阶线性方程,而齐次方程可通过变量替换也可转化为变量可分离的方程.

二、一阶微分方程变量可分离类型解法

1.一般变量可分离方程

一般的,如果一个一阶微分方程能写成g(y)玠珁=ゝ(x)玠玿 (1)

的形式,就是说,能把微分方程写成一端只含有y的函数和玠珁,另一端只含有x的函数和玠玿,那么原方程就称为可分离变量的微分方程.假定方程(1)中的函数ゞ(y)和f(x)是连续的,设y=h(x)是方程(1)的解,将它代入到(1)中得到恒等式

g[h(x)]h′(x)玠玿=f(x)玠玿.

将上式两端积分,并由y=h(x)引进变量y,得

А襣(y)玠珁=∫f(x)玠玿.И

设G(y)及F(x)依次为g(y)和f(x)的原函数,于是有

G(y)=F(x)+C.(2)

因此,方程(1)的解满足关系(2).反之,如果y=H(x)是由关系式(2)所确定的隐函数,那么在g(y)≠0的条件下,y=H(x)也是方程(1)的解,事实上,由隐函数的求导法可知,当g(y)≠0时,

H′(x)=F′(x)[]G′(y)=f(x)[]g(y).

这就表示函数y=H(x)满足方程(1).所以,如果已分离变量的方程(1)中,g(y)和f(x)是连续的,且g(y)≠0,那么(1)式两端积分后得到的关系式(2)就用隐式给出了方程(1)的解,(2)式就叫做微分方程(1)的隐式解.又由于关系式(2)中含有任意常数,因此(2)式所确定的隐函数是方程(1)的通解……

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