maths.free › Differential Equations › First-order linear equations

First-order linear equations

y′ + P(x)y = Q(x) and the integrating factor that makes it integrable.

Multiply y′ + P(x)y = Q(x) by μ = e^{∫P dx} and the left side collapses to (μy)′, one integration finishes it. This is the workhorse for mixing tanks, RC circuits and Newton's law of cooling.

Megdolgozott példa · y' + y = x

Differential-Equations · Differential-Equations

Y' + y = x

y{\left(x \right)} + \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = x

Lépésről lépésre

  1. y{\left(x \right)} + \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = x

    The differential equation.

  2. \text{order } 1

    Order 1: the highest derivative present.

  3. \text{Exact}

    M dx + N dy = 0 with ∂M/∂y = ∂N/∂x: find the potential F with F_x = M, F_y = N; the solution is F = C.

  4. r + 1 = 0

    Characteristic equation of the homogeneous part (substitute y = e^{rx}).

  5. r = -1

    Its roots.

  6. y{\left(x \right)} = C_{1} e^{- x} + x - 1

    General solution (C₁, C₂ … are arbitrary constants).

  7. \checkmark

    Verified: substituting the solution back into the equation gives 0.

Mutasd meg a választ!
y{\left(x \right)} = C_{1} e^{- x} + x - 1

Most te. Válasszon egy problémát, vagy gépelje vagy rajzolja le a saját. Minden lépés, a kép, a válasz elrejtve, amíg nem kérdezi.

Dolgozz tovább!

Egy ingyenes fiók jegyzeteket ad minden leckéről, egy feljegyzést arról, hogy mit végeztél el, a megoldott problémáidról egy helyen, és egy oktatót, akit megkérdezhetsz erről az oldalról. A matematika maga mindenki számára nyitva áll, bejelentkezve vagy sem.

Regisztrálj! Bejelentkezés

Itt használt szimbólumok

Koppintson a teljes definícióra, a képre és arra, hogy mit jelent minden betű.

Hogyan kell: First-order linear equations

  1. The differential equation.
  2. Order 1: the highest derivative present.
  3. M dx + N dy = 0 with ∂M/∂y = ∂N/∂x: find the potential F with F_x = M, F_y = N; the solution is F = C.
  4. Characteristic equation of the homogeneous part (substitute y = e^{rx}).
  5. Its roots.
  6. General solution (C₁, C₂ … are arbitrary constants).
  7. Verified: substituting the solution back into the equation gives 0.

Kérdések, amiket az emberek feltesznek

What is a differential equation?

An equation whose unknown is a function, relating it to its own derivatives. "The rate of growth is proportional to the population" is y′ = ky, and solving it means finding y as a function of time.

Why does the solution have arbitrary constants?

Integrating loses information: many functions share the same derivative. An n-th order equation has n constants, fixed by n initial or boundary conditions.

Még több Differential Equations

Separable equationsSecond-order, constant coefficientsNonhomogeneous equationsModelling with differential equations