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.

Жұмыстағы мысал · y' + y = x

Differential-Equations · Differential-Equations

Y' + y = x

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

Қадам сайын

  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.

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

Енді сен Мәтінді таңдап, жазу немесе өзіңіздің мәтініңізді салу. Әрбір қадамы сурет, сұрағанша жауап жасырылады.

Өзіңіздің жұмысыңызды жалғастыру

Тіркелгіңізде әрбір сабақта жазбалар, орындалған тапсырмалар, шешілген тапсырмалар бір жерде сақталады, және мұғалімге осы бет туралы сұрақ қоюға болады. Математикалық сабақтар жүйеге кірген немесе кірмеген кез келген адамға ашық.

Жазылу Кіру

Мұнда қолданылатын символдар

Тұтас анықтамасын, суретін және әрбір әріптің мағынасын көру үшін кез келген символды түртіңіз.

Не істеу керек: 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.

Адамдар қоятын сұрақтар

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.

Келесіде Differential Equations

Separable equationsSecond-order, constant coefficientsNonhomogeneous equationsModelling with differential equations