可分離變量的微分方程

可分離變量的微分方程也叫做變量分離方程,指的是形如 的方程.

等價定義

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可化為 的方程,稱為可分離變量的微分方程.

一般解法(求通解)

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分離變量法

 ,若  ,兩邊取不定積分,得  ,這裡  理解為某個確定的原函數, 為任意常數.

 也是一樣的解法.

初值問題(求特解)

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1.不定積分法

 為例,若給初始條件 ,則對 兩邊取不定積分,得

 ,將初始條件代入,求得

 ,再代回原方程即得所要求的特解 .


2.變上限積分法

仍以 為例,若給初始條件 ,對 兩邊取不定積分,得

 ,其中 分別為 的一個原函數,代入初始條件,有

 ,代回原方程得特解為 ,即

 ,根據牛頓—萊布尼茨公式,可知

 ,在不混淆的時候,可寫為

 .


所以可以用兩邊取變上限積分的方法求這類初值問題.


若又給條件 ,將此條件代入 ,得

 ,即

 .

參考資料

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1.《常微分方程(第三版)》王高雄、周之銘等編 高等教育出版社

2.《高等數學(第六版)》同濟大學

3.《微積分(第二版)》同濟大學應用數學系

4.《微積分學習指導書》同濟大學應用數學系