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一階線型と積分因子-基本演習md a42ad12
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一階線型いっかいせんけいfirst-order linearと積分因子せきぶんいんしintegrating factor-基本演習きほんえんしゅう

date2026-07-01document_iddoc_04210d0e36a4553f38556e3bc12341b0description一階線型微分方程式を標準形に直し、積分因子で解く基本演習。prerequisites積分法の基本 / 一階微分方程式の分類type問題演習content_typeexercisestatusactiverelateddata/lecture/math/differential-equations/first-order-linear-odes-and-integrating-factors.lecture.n.md / data/lecture/math/differential-equations/classifying-first-order-odes.lecture.n.md
mathdifferential-equationsexerciselinearintegrating-factor
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1演習えんしゅうの方針ほうしん

一階線型いっかいせんけいfirst-order linearでは、まず標準形ひょうじゅんけい

y′+P(x)y=Q(x)

に直なおす。この形かたちに直なおせると、積分因子せきぶんいんしintegrating factor μ(x)=e∫P(x)dx により左辺さへんを積せきの微分びぶんに変かえられる。


2問題もんだい 1

次つぎの微分方程式びぶんほうていしきdifferential equationを解とけ。

y′+2y=ex

2.1解答例かいとうれい

○
y=13ex+Ce-2x

2.2解説かいせつ

ここでは P(x)=2 なので、積分因子せきぶんいんしintegrating factorは μ=e2x である。両辺りょうへんに掛かけると

(e2xy)′=e3x

となる。積分せきぶんして e2xy=e3x/3+C を得える。


3問題もんだい 2

次つぎの式しきを標準形ひょうじゅんけいstandard formに直なおしてから解とけ。

xy′+y=x2,x>0

3.1解答例かいとうれい

○
y=x23+Cx

3.2解説かいせつ

x>0 なので x で割わっても 0 による除算じょざんにはならない。標準形ひょうじゅんけいは

y′+1xy=x

であり、積分因子せきぶんいんしintegrating factorは μ=x である。すると (xy)′=x2 となる。


4問題もんだい 3

初期条件しょきじょうけん y(0)=1 を満みたす解かいを求もとめよ。

y′-y=2

4.1解答例かいとうれい

○
y=3ex-2

4.2解説かいせつ

同次解どうじかいhomogeneous solutionは Cex で、定数ていすうの特殊解とくしゅかいparticular solutionは -2 である。したがって y=Cex-2 で、初期条件しょきじょうけんから C=3 である。

5講義こうぎリンク

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