齐次方程

更新时间:2023-12-30 11:17

齐次方程(homogeneous function)是数学的一个方程,是指简化后的方程中所有非零项的指数相等,也叫所含各项关于未知数的次数。其方程左端是含未知数的项,右端等于零。通常齐次方程是求解问题的过渡形式,化为齐次方程后便于求解。

定义

1、所含各项关于未知数具有相同次数的方程,例如等。它们的左端,都是未知数齐次函数齐次多项式。2、右端为零的方程(组)亦称为齐次方程(组),例如线性齐次(代数)方程组齐次微分方程等。

1、线性方程乘积的导数。 或 等等为线性方程当 时称为齐次方程。

2、如果一个一阶微分方程 中的函数 可写成 的函数,即 ,则这个方程是齐次方程。

释义

“齐次”从词面上解释是“次数相等”的意思。

微分方程中有两个地方用到“齐次”的叫法:

1、形如 的方程称为“齐次方程”,这里是指方程中每一项关于x、y的次数都是相等的,例如 都算是二次项,而 算0次项,方程 中每一项都是0次项,所以是“齐次方程”。

2、形如y''+py'+qy=0的方程称为“齐次线性方程”,这里“齐次”是指方程中每一项关于未知函数y及其导数y',y'',……的次数都是相等的(都是一次),方程中没有自由项(不包含y及其导数的项),“线性”则表示导数之间是线性运算(简单地说就是各阶导数之间的只能加减),比如方程y''+py'+qy=x就不是“齐次”的,因为方程右边的项x不含y及y的导数,是关于y,y',y'',……的0次项,因而就要称为“非齐次线性方程”,方程yy'=1也不是,因为它首先不是线性的。

另外在线性代数里也有“齐次”的叫法,例如 称为二次齐式,即二次齐次式的意思,因为f中每一项都是关于x、y的二次项。

形式

如果一阶微分方程

中的函数 可写成 的函数,即 ,则称这方程为齐次方程。例如

是齐次方程,因为其可化为

特点解法

(1)特点:方程中每一项的次方相同,且都可以化为一般形式 。

(2)解法:令 ,即 ,则 ,于是原方程可化为 ,即 ,成为可分离变量的微分方程,求解后再用 代替 即得原方程的通解。

微分方程

形如方程

其中 为常数,且 .当 时,令 ,由

解出h与k,可将原方程化为齐次方程

当 时,即 ,可设 ,代入原方程后可化为可分离变量的微分方程,既有

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