dxdy=a2x+b2y+c2a1x+b1y+c1
- 当c1=c2=0 时, 方程是齐次的
- 当 c1,c2 不全为零时,一般不再直接是零次齐次形式,可按下列分支降为可分离变量方程:
令x=X+h, y=Y+k , (此处的 h, k 均为待定数, 可以为任意值)
则dx=dX, dy=dY
dxdy=dXdY=a2X+b2Y+a2h+b2k+c2a1X+b1Y+a1h+b1k+c1
如果后面的常系数构成的方程组满足
{a1h+b1k+c1=0a2h+b2k+c2=0
- 且方程组的系数矩阵满足
a1a2b1b2=0
则方程可化为齐次方程, 求出通解
dXdY=a2X+b2Ya1X+b1Y
求出通解后, 根据x=X+h, y=Y+k 代换回 x, y 便得原方程通解
- 若行列式为零(平移方程可能无解,也可能有无穷多解)
a1a2b1b2=0
先设 (a1,b1)=(0,0),取 (a2,b2)=λ(a1,b1) , 则方程可化为:
dxdy=λ(a1x+b1y)+c2a1x+b1y+c1
换元 v=a1x+b1y , dxdv=a1+b1dxdy
dxdy=b11(dxdv−a1)=λv+c2v+c1
这里反解 y 要求 b1=0;所得 v′=a1+b1(v+c1)/(λv+c2) 是可分离变量的微分方程。若 b1=0,右端只含 x,直接积分;若第一行全零而第二行非零,可改用 v=a2x+b2y。两行全零时原方程是常斜率方程(要求 c2=0)。
此方法可应用于更一般的方程
dxdy=f(a2x+b2y+c2a1x+b1y+c1)
上面的「算行列式 → 平移 → 齐次代换」不是孤立技巧:行列式判断两条直线 L1=0, L2=0 是否平行,即有无唯一交点,平移把交点搬到原点、使一次式变为零次齐次,Y=vX 则利用「齐次性=只看方向不看尺度」。完整几何图景见 可化为齐次方程的几何意义。
所有分支都保留原分母 a2x+b2y+c2=0 的限制;平移后令 Y=vX 还需 X=0,分离时为零的因子要回原方程检查直线解。几何说明见可化为齐次方程的几何意义。