Рикатијева једначина

Извор: testwiki
Пређи на навигацију Пређи на претрагу

Рикатијева једначина је диференцијална једначина облика:

y=P(x)+Q(x)y+R(x)y2,

где су P(x)0 и R(x)0. У случају P(x)=0 једнака је Бернулијевој једначини. Добила је име по италијанском математичару Јакопу Рикатију.

Редукција на линеарну једначину другога реда

Нелинеарна Рикатијева једначина:

y=q0(x)+q1(x)y+q2(x)y2

може да се редукује на линеарну диференцијалну једначину другога реда, па се онда решавањем те једначине може да се реши и Рикатијева једначина. У случају да q2 није једнак нули тада се супституцијом v=yq2 од Рикатијеве једначине добија:

v=(yq2)=yq2+yq2=(q0+q1y+q2y2)q2+vq2q2=q0q2+(q1+q2q2)v+v2..

Ако ту означимо S=q2q0 и R=q1+(q2q2) онда Рикатијева једначина постаје облика:

v=v2+R(x)v+S(x).

Уведемо ли супституцију v=u/u онда следи:

v=(u/u)=(u/u)+(u/u)2=(u/u)+v2 и одатле:
u/u=v2v=SRv=S+Ru/u

односно добија се диференцијална једначина за u:

uR(x)u+S(x)u=0

Решавање интеграцијом

Знамо ли једно од парцијалних решења y1 Рикатијеве једначине тада се опште решење може представити као:

y=y1+u

Супституцијом тога решења у Рикатијевој једначини добијамо:

y1+u=q0+q1(y1+u)+q2(y1+u)2,

и онда:

y1=q0+q1y1+q2y12
u=q1u+2q2y1u+q2u2

тј. добија се Бернулијева диференцијална једначина:

u(q1+2q2y1)u=q2u2,.

Бернулијеву једначину решавамо супституцијом

z=1u тј.
y=y1+1z

па се од Рикатијеве једначине добија линеарна једначина:

z+(q1+2q2y1)z=q2

Литература

Шаблон:Нормативна контрола