现在左边是一个恰当微分(积分因子的形式正是为此而选取的),因此该微分方程可以写成
$$\frac{d}{dt}(e^{\frac{1}{2}t^2}x) = te^{\frac{1}{2}t^2}$$
对方程两边关于 t 积分,我们得到
$$e^{\frac{1}{2}t^2}x = \int te^{\frac{1}{2}t^2}dt = e^{\frac{1}{2}t^2} + C$$
最后,两边同除以 e 1 t,我们得到
$$x(t) = 1 + C e^{-\frac{1}{2}t^2}$$
注: 在计算 $\int dt$ 作为积分因子时,我们取积分常数为零。积分常数取任何其他值也会得到一个有效的(但更复杂的!)积分因子。
例 10.18 求解一阶线性初值问题
$$\frac{dx}{dt} + \frac{1}{t}x = t, \quad x(2) = \frac{1}{3}$$
解 我们已经证明,线性微分方程的积分因子是
$$g(t) = e^{k(t)} \quad \text{where} \quad k(t) = \int p(t) dt$$
在本例中
$$p(t) = \frac{1}{t} \quad \text{so} \quad k(t) = \int \frac{1}{t} dt = \ln t \quad \text{and} \quad g(t) = e^{\ln t} = t$$
将微分方程两边乘以这个积分因子,我们得到
$$t \frac{dx}{dt} + x = t^2$$
现在左边是一个恰当微分,因此该微分方程可以写成
$$\frac{d}{dt}(tx) = t^2$$
对方程两边关于 t 积分,我们得到
$$tx = \int t^2 , dt = \frac{1}{3}t^3 + C$$