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伯努利微分方程
鎖定
- 中文名
- 伯努利微分方程
- 外文名
- Bernoulli differential equation
- 領 域
- 數學
- 提出者
- 雅各布·伯努利
- 性 質
- 具有已知精確解的非線性微分方程
- 公式形式
- y'+P(x)y=Q(x)y^n
伯努利微分方程簡介
形如y'+P(x)y=Q(x)y^n的微分方程,稱為伯努利微分方程,其中n≠0並且n≠1
[2]
,其中P(x),Q(x)為已知函數,因為當n=0,1時該方程是線性微分方程。它以雅各布·伯努利(Jacob Bernoulli)命名,他在1695年進行了研究。伯努利方程是特殊的,因為它們是具有已知精確解的非線性微分方程。 伯努利方程的著名特殊情況是邏輯微分方程。
伯努利微分方程轉換為線性微分方程
伯努利微分方程可以把變量替換成為線性微分方程,將伯努利微分方程兩端除以
,得
作變量替換
,則
。代入上式,有:
注意,對於n=0和n = 1,伯努利方程是線性的。 對於n≠0和n≠1,替換
將任何伯努利方程調整到線性微分方程。 例如:
讓我們考慮以下微分方程:
以伯努利形式(用n = 2))重寫它:
現在,用
我們得到:
伯努利微分方程求解
作為線性微分方程的解:
那麼我們有
是下面方程的解
- 參考資料
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- 1. 基礎數學教研室.高等數學 Ⅱ 課程教學執行計劃 (上冊):信息工程大學理學院,2013.03:第92頁
- 2. Bernoulli, Jacob (1695), "Explicationes, Annotationes & Additiones ad ea, quae in Actis sup. de Curva Elastica, Isochrona Paracentrica, & Velaria, hinc inde memorata, & paratim controversa legundur; ubi de Linea mediarum directionum, alliisque novis", Acta Eruditorum. Cited in Hairer, Nørsett & Wanner (1993).
- 3. 張學奇編著.微積分 (下冊):中國人民大學出版社,2007:147-148
- 4. Hairer, Ernst; Nørsett, Syvert Paul; Wanner, Gerhard (1993), Solving ordinary differential equations I: Nonstiff problems, Berlin, New York: Springer-Verlag, ISBN 978-3-540-56670-0.
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