線型斉次形の一般解と線型非斉次形の特解の解の和は線型非斉次形の一般解になる
非同次線型微分方程式の特解と、その式を非斉次にした同次線型微分方程式の一般解との和は、元の非同次線型微分方程式の一般解になる
1階線型非斉次微分方程式での証明
$ \forall y,\tilde y:\Complex\to\Complex\forall A\in\Complex;
$ \begin{dcases}\frac{\mathrm dy}{\mathrm dx}+f(x)y&=0\\\frac{\mathrm d\tilde y}{\mathrm dx}+f(x)\tilde y&=g(x)\end{dcases}
$ \implies\frac{\mathrm d}{\mathrm d x}(Ay+\tilde y)+f(x)(Ay+\tilde y)=A\frac{\mathrm dy}{\mathrm dx}+Af(x)y+\frac{\mathrm d\tilde y}{\mathrm dx}+f(x)\tilde y
$ =0+g(x)
$ \underline{\iff\frac{\mathrm d}{\mathrm d x}(Ay+\tilde y)+f(x)(Ay+\tilde y)=g(x)\quad}_\blacksquare
線型結合では成り立たないことに注意
斉次形の一般解に$ Aをかけても成立するのは、線型斉次微分方程式の解の線型結合も解になることを使っているだけ
一般的な線型微分方程式での証明
線型斉次形の一般解と線型非斉次形の特解の和が線型非斉次形の一般解になる
#2024-03-18 21:09:58