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齐次一阶微分方程

作者:爱百科

形如y'=f(y/x)的一阶微分方程,称为齐次一阶微分方程。齐次微分方程是一个微分方程,如果它的一个解乘以任意常数后,仍是它的解,则称为齐次微分方程。对一阶线性微分方程来说,右端(即不含未知函数及其导数的项)不为零的方程y′+p(x)y= q(x)称为非齐次方程;与此对应的,右端q(x)=0的方程y′+p(x)y=0,称为对应的齐次方程。此外,当微分方程的左端是以自变数,未知函数作为变元的齐次函数时,也称为齐次方程。

齐次一阶微分方程介绍

形如y'=f(y/x)的一阶微分方程,称为齐次一阶微分方程。齐次微分方程是一个微分方程,如果它的一个解乘以任意常数后,仍是它的解,则称为齐次微分方程。对一阶线性微分方程来说,右端(即不含未知函数及其导数的项)不为零的方程y′+p(x)y= q(x)称为非齐次方程;与此对应的,右端q(x)=0的方程y′+p(x)y=0,称为对应的齐次方程。此外,当微分方程的左端是以自变数,未知函数作为变元的齐次函数时,也称为齐次方程。

齐次一阶微分方程基本介绍

如果对任何

都有

,则称

是x和y的齐次函数,如果取

,则

。这就是说齐次函数

可改写为

的形式。

一阶微分方程

(其中,

为齐次函数)就叫做齐次(一阶微分)方程。或者说,方程

是齐次方程。此外,如果在微分方程的每一项中,因子x和y的幂次的总和都是相等的,则该方程就是齐次方程。

例如

都是齐次方程。事实上,式(2)各项同除x,式(3)各项同除以

,则式(2)和(3)可分别化为

另外,方程

也是齐次方程。事实上,方程(4)右端分子和分母同除以x,则得到齐次方程

齐次一阶微分方程一般解法

关于齐次方程

的一般解法如下:

所以

,代入方程(1),得

即有

方程(2)为可分离变量方程,于是

方程(3)两端积分,得

上述等式可改写为

代入式(4),则得到方程(1)的隐式通解

例1求方程

的通解。

解:方程

,令

,所以

,于是方程变为

,即

,所以

。积分得通解

,即

。也可以把方程的隐式通解

改写为显式通解。事实上,因为

,所以

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