Меню

Поиск по сайту

Справочный материал
Главная » Справочный материал » Дифференциальные уравнения

Линейные дифференциальные уравнения первого порядка и уравнения, сводящиеся к ним


Линейные уравнения первого порядка и уравнения, сводящиеся к ним.

Дифференциальное уравнение вида

где функции  непрерывны на некотором интервале , называется линейным дифференциальным уравнением первого порядка.

Решается это уравнение следующим образом. Сначала решаем однородное уравнение (ОУ): (2)

 – решение этого уравнения. Пусть . Так как , то

Решение этого уравнения

где  – некоторая первообразная функции  a  – произвольная постоянная. С учётом решения  общее решение однородного уравнения записывается в виде (3)

Далее применяем метод вариации постоянной (ВП): в уравнении (1) сделаем замену  – новая неизвестная функция. Подставим  в уравнение (1):

 – произвольная постоянная. Отсюда получаем общее решение уравнения (1):

Пример. Решить уравнение

Решение. Решаем однородное уравнение

отсюда

Метод вариации постоянной (ВП): в исходном уравнении делаем замену :

Тогда

Уравнение Бернулли.

Уравнением Бернулли называется уравнение вида

где  – натуральное число,   – непрерывные на интервале  функции.

Если , то  – решение. Пусть . Поделим уравнение на :

и сделаем замену

Получили уравнение

которое является линейным относительно

Пример. Решить уравнение

Решение.

 – решение. Пусть . Поделим уравнение на :

Сделаем замену

Решаем ОУ:

Метод ВП:

В исходном уравнении делаем замену

Тогда

Ответ:  

Уравнение Риккати.

Уравнением Риккати называется уравнение вида

В общем случае уравнение Риккати не выражается через элементарные функции с помощью конечного числа арифметических операций, суперпозиций и операций взятия первообразных (говорят, что уравнение не разрешимо в квадратурах). Но если известно частное решение уравнения Риккати , то заменой  уравнение Риккати сводится к уравнению Бернулли.

Категория: Дифференциальные уравнения | Автор: Andrew


© 2011–2024 Математические онлайн калькуляторы