معادلات دیفرانسیل معروف

در اینآموزش معادلات دیفرانسیل لینوم، به سراغ یادگیریمعادلات دیفرانسیل معروف میرویم.
انواع معادلات با اشکال متفاوتی وجود دارند که میتوان آن ها را با ترفندهایی به معادله خطی مرتبه اول تبدیل نموده و به راحتی حل کرد که در ادامه به بررسی آن ها میپردازیم:
معادله دیفرانسیل برنولی
تعریف
این دسته معادلات به صورت فرمهای مختلفی وجود دارند ولی ما در این مقاله به بررسی یک مورد خاص از این دسته که به شکل زیر است میپردازیم:


روش حل معادله دیفرانسیل برنولی
برای حل  ابتدا باید کاری کنیم تا در سمت راست معادله فقط عبارتی بر حسبx باقی بماند پس طرفین معادله را در
  ابتدا باید کاری کنیم تا در سمت راست معادله فقط عبارتی بر حسبx باقی بماند پس طرفین معادله را در ضرب میکنیم و معادله به شکل
 ضرب میکنیم و معادله به شکل در خواهد آمد.
 در خواهد آمد.
بعد از رسیدن به این معادله باید از تغییر متغیر استفاده کنیم:
 استفاده کنیم:
 
   
و به این ترتیب به یکمعادله خطی مرتبه اول میرسیم که روش حل آن در همین مطلب آمده است.طریقه حل هم به همین شکل است.
 هم به همین شکل است.
 مثال) معادله دیفرانسیل
مثال) معادله دیفرانسیل را حل کنید.
  را حل کنید.
 ابتدا طرفین معادله را در ضرب میکنیم:
 ضرب میکنیم:

حال تغییر متغیر را انجام میدهیم و داریم:
  را انجام میدهیم و داریم:
 
  
به یکمعادله دیفرانسیل خطی مرتبه اول رسیدیم بنابراین:

معادله دیفرانسیل ریکاتی

تعریف
معادلات دیفرانسیل ریکاتی معادلاتی به فرم کلی زیر هستند:


روش حل معادلات دیفرانسیل ریکاتی
برای حل  حتما باید یک جواب معادله را بدانیم. اگر فرض کنیم معادله دارای جواب مشخص
  حتما باید یک جواب معادله را بدانیم. اگر فرض کنیم معادله دارای جواب مشخص باشد ( جواب خصوصی معادله ) در  این صورت جواب عمومی معادله برابر است:
 باشد ( جواب خصوصی معادله ) در  این صورت جواب عمومی معادله برابر است:

حال این جواب را در معادله صدق میدهیم تا  بهدست آید و جواب عمومی مشخص شود. برای اینکه سریعتر بتوانید مقدار
بهدست آید و جواب عمومی مشخص شود. برای اینکه سریعتر بتوانید مقدار را بهدست آورید میتوانید مستقیما آن را در معادله زیر جایگذاری کنید:
  را بهدست آورید میتوانید مستقیما آن را در معادله زیر جایگذاری کنید:

 مثال) اگر
مثال) اگر یکی از جوابهای معادله
 یکی از جوابهای معادله باشد جواب عمومی این معادله را بهدست آورید.
  باشد جواب عمومی این معادله را بهدست آورید.



به معادله خطی مرتبه اول رسیدیم:


و نهایتا هم جایگذاری را انجام میدهیم:

و به این ترتیب بررسی معادلات خاص قابل تبدیل بهمعادله خطی مرتبه اول به پایان رسید.
معادله کلرو

تعریف
فرم کلی این معادله به صورت زیر است:

روش حل معادله کلرو
برای حل این معادله را برابر با
 را برابر با  قرار میدهیم (
 قرار میدهیم ( ) و سپس از طرفین نسبت به
 ) و سپس از طرفین نسبت به معادله مشتق میگیریم و با استفاده از جایگذاری مجدد
معادله مشتق میگیریم و با استفاده از جایگذاری مجدد با
 با میتوانیم به مقدار
  میتوانیم به مقدار برسیم و در نهایت
 برسیم و در نهایت را بهدست آوریم.حتما در ادامه به مثال توجه نمایید تا بتوانید کاملا با روش حل معادله کلرو آشنا شوید.
 را بهدست آوریم.حتما در ادامه به مثال توجه نمایید تا بتوانید کاملا با روش حل معادله کلرو آشنا شوید.
 مثال) جواب عمومی معادله
مثال) جواب عمومی معادله  را بدست آورید.
 را بدست آورید.
 
  


 
   
 
 
 
 
معادلات دیفرانسیل مرتبه اول منحصر به فرد

ما موارد مختلفی از معادلات و روش حل آنها را بررسی کردیم ولی دسته ای از معادلات وجود دارند که شبیه هیچ کدام از گروههای قبلی نیستند و دارای روش حل متفاوتی هستند که در ادامه به بررسی آنها میپردازیم:
1-اگر معادله به صورت  بود ابتدا
 بود ابتدا قرار میدهیم سپس از طرفین معادله دیفرانسیل گرفته و با توجه به
 قرار میدهیم سپس از طرفین معادله دیفرانسیل گرفته و با توجه به به جای
 به جای ،
 ، قرار میدهیم.حالا به یک معادله دیفرانسیل مرتبه اول بر حسب
 قرار میدهیم.حالا به یک معادله دیفرانسیل مرتبه اول بر حسب و
 و رسیدیم که جواب عمومی آن به صورت
 رسیدیم که جواب عمومی آن به صورت است.
 است.
نهایتا با استفاده از دستگاه زیر و حذف به جواب معادله میرسیم:
 به جواب معادله میرسیم:

 مثال) معادله دیفرانسیل
مثال) معادله دیفرانسیل را حل کنید. (
 را حل کنید. (  )
  )
ابتدا را برابر با
 را برابر با قرار میدهیم:
 قرار میدهیم:

سپس از طرفین دیفرانسیل میگیریم و را برابر با
 را برابر با  قرار میدهیم:
 قرار میدهیم:



عبارت دوم به خاطر نمیتواند برقرار شود و باید مخالف صفر باشد پس داریم:
  نمیتواند برقرار شود و باید مخالف صفر باشد پس داریم:
 
 
دستگاه را تشکیل میدهیم:

و با حذف از طرفین داریم:
 از طرفین داریم:

2- برای معادلاتی که به صورت هستند نیز روشی کاملا مشابه حالت اول را طی میکنیم یعنی باید
 هستند نیز روشی کاملا مشابه حالت اول را طی میکنیم یعنی باید قرار دهیم ، سپس از طرفین دیفرانسیل بگیریم و نهایتا با توجه به رابطه
 قرار دهیم ، سپس از طرفین دیفرانسیل بگیریم و نهایتا با توجه به رابطه به جای
 به جای ،
 ، قرار میدهیم.
 قرار میدهیم.
3-اگربخواهیم معادلهای به صورت را حل کنیم با حالات مختلفی روبرو میشویم.
 را حل کنیم با حالات مختلفی روبرو میشویم.
به طور مثالمعادله جدا شدنی و به راحتی قابل حل است یا اینکه به شکل است و با توجه به روش
  است و با توجه به روش میتوان آن را حل نمود ولی گاها هیچ یک از دو حالت مذکور رخ نمیدهد. در چنین حالتی باید دو تابع به صورت
 میتوان آن را حل نمود ولی گاها هیچ یک از دو حالت مذکور رخ نمیدهد. در چنین حالتی باید دو تابع به صورت و
 و پیدا کنیم که در معادله صدق کنند یعنی
 پیدا کنیم که در معادله صدق کنند یعنی و سپس به جای
 و سپس به جای ،
 ، و به جای
 و به جای ،
 ، قرار دهیم و معادله را حل کنیم.برای حل معادله
 قرار دهیم و معادله را حل کنیم.برای حل معادله  نیز باید همین رویه را در پیش بگیرید.
 نیز باید همین رویه را در پیش بگیرید.
 مثال) معادله
مثال) معادله را حل کنید.
 را حل کنید.
 و
 و در معادله فوق صدق میکنند پس
  در معادله فوق صدق میکنند پس  و
 و را قرار میدهیم:
 را قرار میدهیم:


 
 
با توجه به دو عبارت و
 و نتیجه میگیریم:
 نتیجه میگیریم:

برای تسلط بیشتر بر این مباحث، میتوانید کپسول آموزشی معادلات دیفرانسیللینوم را مشاهده کنید.