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変数分離形と自律系-基本演習md a024cf2
exercise/math/differential-equations/separable-equations-and-autonomous-systems.exercise.n.md

変数分離形へんすうぶんりけいseparable equationと自律系じりつけいautonomous system-基本演習きほんえんしゅう

date2026-07-01document_iddoc_b3dbc3aab2a5f16cfe2d399b40bebf9fdescription変数分離形、自律系、平衡解、割り算で失われる解を確認する基本演習。prerequisites微分方程式の入口 / 積分法の基本type問題演習content_typeexercisestatusactiverelateddata/lecture/math/differential-equations/separable-equations-and-autonomous-systems.lecture.n.md / data/lecture/math/differential-equations/logistic-equation.lecture.n.md
mathdifferential-equationsexerciseseparableautonomous
data/lecture/math/differential-equations/separable-equations-and-autonomous-systems.lecture.n.md

1演習えんしゅうの方針ほうしん

変数分離形へんすうぶんりけいseparable equationでは、y を含ふくむ因子いんしで割わる場面ばめんがある。このとき、その因子いんしが 0 になる解かいを失うしなわないように、先さきに平衡解へいこうかいequilibrium solutionを確認かくにんする。


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。

dydx=xy

2.1解答例かいとうれい

○
y=Cex2/2

2.2解説かいせつ

y で割わるときは、y=0 を先さきに確認かくにんする。y=0 は元もとの式しきを満みたすので解かいである。y≠0 の範囲はんいでは

1ydydx=x

となり、積分せきぶんして log|y|=x2/2+C を得える。C=0 を含ふくめて書かけば、零解れいかいも y=Cex2/2 に含ふくまれる。


3問題もんだい 2

次つぎの自律型じりつがたautonomousの平衡解へいこうかいequilibrium solutionを求もとめ、0<y<1 で y が増ふえるか減へるかを判定はんていせよ。

y′=y(1-y)

3.1解答例かいとうれい

○

平衡解へいこうかいは y=0,1 である。0<y<1 では y(1-y)>0 なので y は増加ぞうかする。

3.2解説かいせつ

自律系じりつけいautonomous systemでは、横軸よこじくの位置いち x ではなく、現在げんざいの値あたい y が変化へんかの向むきを決きめる。これは方向場ほうこうばdirection fieldを読よむ準備じゅんびになる。


4問題もんだい 3

次つぎの初期値問題しょきちもんだいinitial value problemを解とけ。

y′=2y,y(0)=3

4.1解答例かいとうれい

○
y=3e2x

4.2解説かいせつ

変数分離へんすうぶんりseparation of variablesで log|y|=2x+C を得える。初期条件しょきじょうけん y(0)=3 は y が正せいである枝えだを選えらぶので、y=Ce2x に C=3 を入いれればよい。

5講義こうぎリンク

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