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齐次微分方程

齐次微分方程在线求解器,输入 F(v) 与初值,自动作 v=y/x 代换化为可分离方程并数值求解,附步骤,适合一阶常微分方程练习。

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dy/dx = F(y/x), 令 v = y/x
右端,用 v 表示
初始 x(应 >0)
初始 y(x₀)
求解终点

📖 使用教程|齐次微分方程

一、定义
若方程 dy/dx 能写成 y/x 的函数 F(y/x),称为齐次微分方程。令 v=y/x 即可化为可分离变量方程。
二、符号说明
符号含义
vy/x 的新变量
F(v)右端关于 v 的函数
y = vx代换关系
三、本工具的原理
  • 令 v = y/x,则 y = vx,dy/dx = v + x·dv/dx;
  • 代入得 v + x dv/dx = F(v),即 dv/(F(v)−v) = dx/x;
  • 这是可分离变量方程,积分后回代 v=y/x;
  • 本工具直接对 dy/dx=F(y/x) 用欧拉法数值求解。
四、操作步骤
  1. 把右端整理成只含 y/x 的形式 F(v);
  2. 输入 F(v)、初值 x₀,y₀ 与目标 x₁;
  3. 点击计算查看代换过程与数值解。
五、例题
例:dy/dx = y/x,y(1)=2。令 v=y/x,则 v+x dv/dx = v,得 dv/dx=0,v=C=2,y=2x。数值解 y(2)=4,与精确解一致。
六、易错点
必须能把右端写成 y/x 的一元函数,否则不是齐次;
x₀ 不能为 0(y/x 无定义);
回代时记得 v=y/x,不要把 v 当 y。

❓ 常见问题|齐次微分方程

什么样的方程是齐次方程?
右端能写成 y/x 的一元函数,即所有项次数相同。
为什么令 v=y/x?
代换后方程只含 v 和 x,且可分离变量。
x₀ 为什么不能为 0?
因为 y/x 在 x=0 处无定义,代换失效。
本工具是精确解吗?
本工具用欧拉法做数值近似,精确解需分离变量后积分。
支持哪些函数?
右端 F(v) 用 v 表示,支持常见初等函数,乘号不能省略。