齊次方程

齊次方程

齊次方程(homogeneous equation)是數學的一個方程。指簡化后的方程中所有非零項的指數相等。也叫所含各項關於未知數的次數。其方程左端是含未知數的項,右端等於零。通常齊次方程是求解問題的過渡形式,化為齊次方程后便於求解。

定義一


1、所含各項關於未知數具有相同次數的方程,例如等。它們的左端,都是未知數的齊次函數或齊次多項式。2、右端為零的方程(組)亦稱為齊次方程(組),例如線性齊次(代數)方程組、齊次微分方程等。

定義二


1、線性方程乘積的導數。或 等等為線性方程當 時稱為齊次方程。
2、如果一個一階微分方程 中的函數 可寫成 的函數,即,則這個方程是齊次方程。

釋義


“齊次”從詞面上解釋是“次數相等”的意思。
微分方程中有兩個地方用到“齊次”的叫法:
1、形如 的方程稱為“齊次方程”,這裡是指方程中每一項關於的次數都是相等的,例如 都算是二次項,而 算0次項,方程 中每一項都是0次項,所以是“齊次方程”。
2、形如(其中p和q為關於x的函數)的方程稱為“齊次線性方程”,這裡“線性”是指方程中每一項關於未知函數y及其導數的次數都是相等的(都是一次),“齊次”是指方程中沒有自由項(不包含y及其導數的項),方程 就不是“齊次”的,因為方程右邊的項x不含y及y的導數,因而就要稱為“非齊次線性方程”。
另外在線性代數里也有“齊次”的叫法,例如 稱為二次齊式,即二次齊次式的意思,因為f中每一項都是關於的二次項。

形式


如果一階微分方程中的函數 可寫成 的函數,即則稱這方程為齊次方程。例如
是齊次方程,因為其可化為

特點和解法


(1)特點:方程中每一項的次方相同,且都可以化為一般形式(2)解法:令,即,
則於是原方程可化為即成為可分離變數的微分方程,求解后再用 代替 即得原方程的通解。

微分方程


形如方程,其中 為常數,且
.當 時,令,
由解出與,可將原方程化為齊次方程
當 時,即 ,
可設,代入原方程后可化為可分離變數的微分方程,既有