Un gradino più in là delle variabili separabili: le equazioni della forma y+p(x)y=q(x)y' + p(x)\,y = q(x), lineari nell’incognita yy e nella sua derivata. Esiste una formula risolutiva generale, che si semplifica notevolmente nel caso omogeneo (q=0q=0).

A step beyond separable variables: the equations of the form y+p(x)y=q(x)y' + p(x)\,y = q(x), linear in the unknown yy and in its derivative. There is a general solution formula, which simplifies considerably in the homogeneous case (q=0q=0).

Proprietà — Soluzione generale

L’equazione y+p(x)y=q(x)y' + p(x)\,y = q(x) ha soluzione generale: y(x)=eP(x)[q(x)eP(x)dx+C],P(x)=p(x)dx.y(x) = e^{-P(x)}\left[\int q(x)\,e^{P(x)}\,dx + C\right], \qquad P(x)=\int p(x)\,dx.

Si distinguono due casi:

  • caso omogeneo (q=0q=0): dà y=CeP(x)y = Ce^{-P(x)};
  • caso non omogeneo (q0q\ne 0): aggiunge alla soluzione omogenea una soluzione particolare.

Collegamenti

Argomenti: Equazioni differenziali
Concetti: Edo lineare primo ordine
Competenze: Integrare · Risolvere equazioni · Usare formule

Property — General solution

The equation y+p(x)y=q(x)y' + p(x)\,y = q(x) has general solution: y(x)=eP(x)[q(x)eP(x)dx+C],P(x)=p(x)dx.y(x) = e^{-P(x)}\left[\int q(x)\,e^{P(x)}\,dx + C\right], \qquad P(x)=\int p(x)\,dx.

Two cases are distinguished:

  • homogeneous case (q=0q=0): gives y=CeP(x)y = Ce^{-P(x)};
  • non-homogeneous case (q0q\ne 0): adds a particular solution to the homogeneous solution.

Topics: Differential equations
Concepts: First-order linear ODE
Skills: Integrating · Solving equations · Using formulae

Esempio — yy=exy' - y = e^x

Qui p(x)=1p(x)=-1, P(x)=xP(x)=-x, q(x)=exq(x)=e^x. Applichiamo la formula risolutiva: y=ex[exexdx+C]=ex(x+C).y = e^{x}\left[\int e^x\cdot e^{-x}\,dx + C\right] = e^x(x + C).

Verifica: y=ex(x+C)+ex=ex(x+C+1)y' = e^x(x+C) + e^x = e^x(x+C+1), quindi yy=ex(x+C+1)ex(x+C)=exy'-y = e^x(x+C+1)-e^x(x+C) = e^x. ✓

Collegamenti

Argomenti: Equazioni differenziali
Concetti: Edo lineare primo ordine
Competenze: Integrare · Risolvere equazioni · Usare formule

Example — yy=exy' - y = e^x

Here p(x)=1p(x)=-1, P(x)=xP(x)=-x, q(x)=exq(x)=e^x. We apply the solution formula: y=ex[exexdx+C]=ex(x+C).y = e^{x}\left[\int e^x\cdot e^{-x}\,dx + C\right] = e^x(x + C).

Check: y=ex(x+C)+ex=ex(x+C+1)y' = e^x(x+C) + e^x = e^x(x+C+1), therefore yy=ex(x+C+1)ex(x+C)=exy'-y = e^x(x+C+1)-e^x(x+C) = e^x. ✓

Topics: Differential equations
Concepts: First-order linear ODE
Skills: Integrating · Solving equations · Using formulae