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Proposition. 微分方程式 x=axx' = ax 解形式一定是 keatke^{at} [EMGT]

dx/dt=axdx / dt = a x,則其所有解之形式皆為

keatke^{at}

其中 kRk \in \mathbb{R}

Proof. [local-0]

u(t)u(t) 為一解,則 du/dt=u(t)=au(t)du / dt = u'(t) = au(t)。計算

ddt(u(t)eat)=u(t)eat+u(t)(aeat)=au(t)eatau(t)eat=0\begin{aligned} \frac{d}{d t}(u(t) e^{-at}) &= u'(t) e^{-at} + u(t)(-a e^{-at}) \\ &= au(t) e^{-at} - au(t) e^{-at} = 0 \end{aligned}

因此 u(t)eatu(t) e^{-at} 是常數,可以寫成

u(t)eat=kR\frac{u(t)}{e^{at}} = k \in \mathbb{R}

因此 u(t)=keatu(t) = k e^{at}