til_html_diff_lign_1_ord_stx.mw

Lineær differentialligning af første orden 

af John V. Petersen                                                                                       16.11.2008 

 

Sætning 

 

Funktionerne g(x)og  h(x)er kendte funktioner, som er kontinuerte på et interval  ] a , b [.  

y = f(x) er differentiabel på ] a , b [ 

 

Den fuldstændige løsning til differentialligningen 

 

`+`(diff(y(x), x), `*`(g(x), `*`(y(x)))) = h(x)eller    

 

er                for alle  

Bevis 

 

Antag, at yer en løsning til ligningen Vi skal nu finde ud af, hvordan yser ud. Metoden kaldes: Den analytiske metode. 

 

Da g(x) er kontinuert har den en stamfunktion G(x). Vi multiplicerer nu ( 1 )  med faktoren `^`(e, G(x))og ser på ligningen. 

 

`+`(`*`(`^`(e, G(x)), `*`(diff(y(x), x))), `*`(`^`(e, G(x)), `*`(g(x), `*`(y(x))))) = `*`(`^`(e, G(x)), `*`(h(x)))   ( 2 ) 

 

Hvis vi ser lidt på venstresiden af ligningen ses det, at det ligner den afledede af et produkt:  I vores tilfælde  ( 2 )  er den første funktion en sammensat funktion: Og  ( 

 

)' = )' = `*`(`^`(e, G(x)), `*`(h(x))) 

 

Så ved vi, fra integrationsprøven  , at  

 

`*`(`^`(e, G(x)), `*`(y)) er en stamfunktion til     

 

 

 

dvs.    

 

Vi multiplicerer med `^`(e, `+`(`-`(G(x))))   på begge sider af ligningen, og får: 

 

.     

 

 

Sætningen er bevist ! 

 

Man kan også her skrive:  qed.  (det ønskede er vist.)   eller blot   

 

NB:   Vi har vist, at  hvis  der findes en løsning, så er den af denne type. 

         

        Men, vi har ikke vist, at der til alle startværdier, punkter (x , y) findes  

        løsninger (Eksistens.)              og 

         

        Vi har ikke vist, at én løsning kun svarer til ét punkt (Entydighed.) 

        Dvs. hvis vi har to forskellige løsninger, vil de aldrig have samme  

        startværdi. 

 

Men i gymnasiet, nøjes vi med beviset ovenfor.