一阶线性常微分方程:dy/dx+px=q 的解法
这个方程是一阶线性常微分方程(一阶齐次线性微分方程),可以用常数变易法求解。
首先把方程变形为标准形式:
dy/dx = -p(x)y + q(x)
然后令y = u(x)v(x),其中u(x)为待定函数,v(x)为常数,代入原方程得:
u'v + uv' + puv - puv = q
化简得:
v' = q/(u(x)v(x))
由于v(x)为常数,所以可以写成:
v = exp(∫p(x)dx)
即:
v(x) = e^(∫p(x)dx)
将v(x)代入上式得:
u'(x) = q(x)/e^(∫p(x)dx)
对u(x)积分得:
u(x) = ∫q(x)e^(-∫p(x)dx)dx + c
其中c为常数。
因此,原方程的通解为:
y(x) = u(x)v(x) = e^(∫p(x)dx) * (∫q(x)e^(-∫p(x)dx)dx + c)
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