Ratkaiseminen : Algebrallisen ratkaisemisen menetelmät

Ensimmäisen kertaluvun lineaarinen ja homogeeninen yhtälö

Ensimmäisen kertaluvun normaalimuotoinen homogeeniyhtälö on y' + P0(x)y = 0, missä kerroinfunktio P0(x) oletetaan jatkuvaksi tarkasteluvälillä.

Kyseessä on separoituva yhtälö

dy-
 y = -P0(x) dx,

jonka puolittainen integrointi johtaa yleiseen ratkaisuun

y = Ce- integral P0(x) dx.

Integroitaessa tarvittava vakio on aluksi kirjoitettu muotoon ln |C|. Tästä huolimatta myös arvo C = 0 on mahdollinen, ts. y = 0 kaikilla x, kuten nähdään suoraan alkuperäisestä yhtälöstä.

Jos on annettu alkuehto y(x0) = y0, voidaan puolittainen integrointi tehdä määrättynä integraalina:

 integral  x

 x0dy
---
 y = - integral  x

  x0P0(x) dx.

Tällöin ratkaisu saa muodon

y = y0 e- integral 
 xx0P0(x) dx.

Ratkaisun periaatteellinen muoto on y = Cy1(x), missä y1(x) tarkoittaa mitä tahansa nollafunktiosta eroavaa (ts. lineaarisesti riippumatonta) yhtälön yksittäisratkaisua.


Esimerkki: ensimmäisen kertaluvun lineaariyhtälö
Teoria: homogeeniyhtälön ratkaisujoukko
Teoria: funktioiden lineaarinen riippumattomuus

SKK 15.5.2001