Функции
и
, входящие в уравнение, являются непрерывными на некотором интервале
, на котором ищется решение рассматриваемого уравнения.
и называется линейным однородным дифференциальным уравнением первого порядка или линейным уравнением без правой части.
Потенцируя обе части последнего равенства и используя свойства степеней, будем иметь:
Функции
и
подбираются таким образом, чтобы выражение
, стоящее в скобках второго слагаемого, равнялось нулю. То есть уравнение (3) распадается на два уравнения:
Первое
из уравнений является уравнением с разделяющимися переменными. Найдем его решение. Разделим переменные:
Тогда второе уравнение
принимает вид:
Введем замену
, тогда окончательно имеем, что
2. Метод вариации произвольной постоянной (метод Лагранжа). Данный метод заключается в следующем:
1) Вначале ищется общее решение
однородного дифференциального уравнения (2):
2) Далее C считается не константой, а некоторой функцией от переменной x:
Находим производную
и в заданное неоднородное дифференциальное уравнение подставляем полученное выражение для
и
. Из полученного уравнения находим функцию
.
3) В общее решение (4) однородного уравнения вместо C подставляем найденное выражение
.
Найдем его решение методом вариации произвольной постоянной.
1) Вначале решим соответствующее однородное уравнение
Оно является дифференциальным уравнением с разделяющимися переменными. Поэтому найдем его решение, предварительно разделив переменные:
2) Варьируем произвольную постоянную C, то есть считаем, что
Полученные выражения для
и
подставляем в исходное уравнение
, будем иметь:
Интегрируя обе части полученного равенства, получим:
3) Таким образом, искомое решение (5) запишется в виде: