Рады, что вам понравилась статья 😊
В некоторых случаях порядок дифференциального уравнения можно понизить.
Пусть исходное уравнение имеет вид: . В этом случае порядок уравнения можно понизить, сделав замену . Уравнение станет меньшего порядка: . Приведем пример.
Пример 1 Решить уравнение предварительно понизив его порядок: .
Уравнение не содержит функцию явно. Можно понизить порядок заменой . Решаем полученное уравнение, разделяя переменные и интегрируя:
.
Иногда удается упростить само уравнение, а затем понизив порядок, выделяя группы членов являющиеся полными производными.
Пример 2 Решить уравнение .
Здесь имеем: . Таким образом, интегрируя обе части, находим:
или .
Решаем это линейное уравнение. Однородное уравнение имеет общее решение:
, которое можно записать в виде .
Общее решение ищем методом вариации постоянной . Подставляя в неоднородное уравнение и полагая ,находим:
.
Следовательно, общий интеграл исходного уравнения
.
Здесь общий интеграл выражен через неопределенный интеграл, так как этот неопределенный интеграл не берется в конечном виде.
Пусть дифференциальное уравнение не содержит явно независимую переменную:. Тогда его порядок можно понизить заменой: .
Пример 3 Решить дифференциальное уравнение:
Уравнение не содержит явно независимую переменную, делаем замену . При этом, . В результате получаем уравнение:
.
Одно решение . Второе решение получаем, интегрируя уравнение:
.
Освобождаясь от логарифмов, получим .
Вспоминая, что такое , получаем уравнение с разделяющимися переменными:
.
Итак, общее решение: .