一阶线性微分方程 dy/dx + py + qx = 0 的解法
这是一阶线性微分方程,可以用常数变易法解决。
首先将方程化为标准形式:
dy/dx = -py - qx
将常数变易法应用于y,设y = uv,其中u和v是x的函数。
则dy/dx = u'v + uv'
将y = uv代入原方程得到:
u'v + uv' + puv + quv = 0
将v移项并除以uv得到:
u'/u + v'/v + p + qv/u = 0
由于u和v是x的函数,因此左侧是一个关于x的函数,右侧是一个常数。
设右侧的常数为-k,得到两个方程:
u'/u + qv/u = -p - k
v'/v + p = kv
解这两个方程,得到:
u = Ce^(-qx) / (1 + ke^(-px))
v = De^(kx - px^2/2)
其中C和D是任意常数。
因此,原方程的通解为:
y = uv = CDe^(kx - px^2/2) / (1 + ke^(-px))
其中C和D是任意常数,k由右侧的常数-p-qv/u确定。
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