一阶线性微分方程及其解法
一阶线性微分方程的标准形式
(1)
其中函数、是某一区间上的连续函数.
当时,方程(1)化为
(2)
这个方程称为一阶齐次线性方程. 相应地,方程(1)称为一阶非齐次线性方程.
方程(2)是可分离变量的方程,分离变量得
,
两端积分得
得方程(2)的通解
(为任意常数). (3)
下面再来讨论一阶非齐次线性方程(1)的通解.
将方程(1)变形为
,
两边积分得
.
若记,则,即
(4)
(4)与(3)相比较,只需将(3)中的常数换为函数. 由此引入求解一阶非齐次线性微分方程的常数变易法,将齐次方程通解(3)中的常数变易为待定函数,从而设一阶非齐次方程(1)通解为
,
求导得 ,
将和代入方程(1),得
,
积分得 ,
从而一阶非齐次线性方程(1)的通解为
(5)
或 .
注:这个结论对高阶非齐次线性方程亦成立.
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