伯努利微分方程

更新时间:2024-04-03 15:41

形如y'+P(x)y=Q(x)y^n的微分方程,称为伯努利微分方程,其中n≠0并且n≠1,其中P(x),Q(x)为已知函数,因为当n=0,1时该方程是线性微分方程。它以雅各布·伯努利(Jacob Bernoulli)命名,他在1695年进行了研究。伯努利方程是特殊的,因为它们是具有已知精确解的非线性微分方程。 伯努利方程的特殊情况是逻辑微分方程。

简介

形如y'+P(x)y=Q(x)y^n的微分方程,称为伯努利微分方程,其中n≠0并且n≠1,其中P(x),Q(x)为已知函数,因为当n=0,1时该方程是线性微分方程。它以雅各布·伯努利(Jacob Bernoulli)命名,他在1695年进行了研究。伯努利方程是特殊的,因为它们是具有已知精确解的非线性微分方程。 伯努利方程的著名特殊情况是逻辑微分方程。

转换为线性微分方程

伯努利微分方程可以把变量替换成为线性微分方程,将伯努利微分方程两端除以,得

作变量替换,则。代入上式,有:

这是以z为未知函数的一阶线性微分方程,由此方程解出z,再由可得伯努利微分方程的解。

注意,对于n=0和n = 1,伯努利方程是线性的。 对于n≠0和n≠1,替换 将任何伯努利方程调整到线性微分方程。 例如:

让我们考虑以下微分方程:

以伯努利形式(用n = 2))重写它:

现在,用 我们得到:

,它是一个线性微分方程。

求解

作为线性微分方程的解:

那么我们有

是下面方程的解

对于每个这样的微分方程,都有>0,我们有y恒等于0。

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