ふくほのひとりごと。

高専生が勉強したことの自分用メモ。

クレローの微分方程式

ふくほです。
クレローの微分方程式について
わかることをまとめます。

1. クレローの微分方程式とは

 y' = p  \tag{1}として
   
y = p x + f(p) 
\tag{2}
で表される微分方程式
クレローの微分方程式と言います。

2. 解くための大まかな方針

(1)の両辺を  x 微分した方程式と
(1)の連立方程式により
  p を消去、または媒介変数として扱うことで
 x   y  の関係を求めます。

3. クレローの微分方程式を解く

2 の方針に従ってクレローの微分方程式
一般解を求めてみましょう。
まず、 (1) の両辺を   x微分します。
(1) を用いて
 
 p = p' x + p + f'(p) \cdot p' 
\tag{2}
これを整理すると
   
 p \{ x + f'(p) \} = 0 
 \tag{3}
となります。

3.1. p' = 0 のとき

  p = C (定数)より
(1) の一般解は  y = C x + f(C)
となって求まりました。

3.2. x + f ' (p) = 0 のとき

  x + f'(p) = 0
  p について解きます。
そこでの  p を (1) に代入すると
一般解   y が求まります。
 p  について綺麗に解けない場合は
  p を媒介変数としてふたつの式を
そのまま並べても良いです。

最後に

3.2 の解法、 y  微分である p
最終的に媒介変数にしちゃうのが
大胆でとても好きです。
1階微分方程式も舐められないですね。
本当に数学わからん。