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伯努利微分方程


 (dy)/(dx)+p(x)y=q(x)y^n.
(1)

v=y^(1-n) 其中 n!=1。 则

 (dv)/(dx)=(1-n)y^(-n)(dy)/(dx).
(2)

重写方程 (1) 得到

y^(-n)(dy)/(dx)=q(x)-p(x)y^(1-n)
(3)
=q(x)-vp(x).
(4)

将方程 (4) 代入方程 (3),

 (dv)/(dx)=(1-n)[q(x)-vp(x)].
(5)

现在,这是一个 一阶常微分方程 的形式

 (dv)/(dx)+vP(x)=Q(x),
(6)

其中 P(x)=(1-n)p(x)Q(x)=(1-n)q(x)。 因此可以使用 积分因子 解析求解

v=(inte^(intP(x)dx)Q(x)dx+C)/(e^(intP(x)dx))
(7)
=((1-n)inte^((1-n)intp(x)dx)q(x)dx+C)/(e^((1-n)intp(x)dx)),
(8)

其中 C 是积分常数。 如果 n=1,则方程 (◇) 变为

 (dy)/(dx)=y(q-p)
(9)
 (dy)/y=(q-p)dx
(10)
 y=C_2e^(int[q(x)-p(x)]dx).
(11)

则通解是,其中 C_1C_2 是常数,

 y={[((1-n)inte^((1-n)intp(x)dx)q(x)dx+C_1)/(e^((1-n)intp(x)dx))]^(1/(1-n))   for n!=1; C_2e^(int[q(x)-p(x)]dx)   for n=1.
(12)

使用 Wolfram|Alpha 探索

参考文献

Boyce, W. E. and DiPrima, R. C. Elementary Differential Equations and Boundary Value Problems, 5th ed. New York: Wiley, p. 28, 1992.Ince, E. L. Ordinary Differential Equations. New York: Dover, p. 22, 1956.Rainville, E. D. and Bedient, P. E. Elementary Differential Equations. New York: Macmillian, pp. 69-71, 1964.Simmons, G. F. Differential Equations, With Applications and Historical Notes. New York: McGraw-Hill, p. 49, 1972.Zwillinger, D. (Ed.). CRC Standard Mathematical Tables and Formulae. Boca Raton, FL: CRC Press, p. 413, 1995.Zwillinger, D. "Bernoulli Equation." §II.A.37 in Handbook of Differential Equations, 3rd ed. Boston, MA: Academic Press, pp. 120 and 157-158, 1997.

在 Wolfram|Alpha 中被引用

伯努利微分方程

引用为

Weisstein, Eric W. "伯努利微分方程。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/BernoulliDifferentialEquation.html

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