微分方程式の分母=0の場合の議論とその影響について

このQ&Aのポイント
  • 微分方程式において、分母=0の場合について議論されない理由やその影響について説明します。
  • 分母が0になる場合を考慮する方法についても解説します。
  • 具体的な例を挙げながら、分母=0の場合の議論における注意点や一般解への影響を解説します。
回答を見る
  • ベストアンサー

微分方程式で、分母=0の場合は何故議論しない?0の時はどうなるの?

微分方程式で、分母=0の場合は何故議論しない?0の時はどうなるの? (質問1) どのような(と言ってもそんなに多くの本を見たわけではないですが)微分方程式の本を読んでいても、 式の変形途中で分母=0となる可能性が無視されているのですが、 分母が0となる時を全く考慮しないのはなぜでしょうか? (例1) dy/dx = 2xy dy/y = 2x dx  ←ここ y = Aexp(x^2) (例2) dy/dx = y/x ←x≠0のはず dy/y = 1/x dx ←ここ y = Ax ←x≠0はどうなる? (質問2) また、分母が0となる場合を考慮しようと思ったら、 どう考えればいいのでしょうか。 (以下、具体的に僕が混乱しているところ。議論は間違っていると思います。) 例えば上の例1の場合、 dy/dx=2xy の時点で y=0(定数関数) とすると、 y'=0=2x*0 から xは任意 です。 しかし一般解において A≠0,exp(x^2)≠0 よりこれは解に含まれません。 ・・・? 例2については、 dy/dx = y/x の時点で y=0(定数関数) とすると y'=0=0/x となって x≠0 で xは任意 です。 しかし一般解から y=0 とすると、やはり A≠0 なので x=0 です。 ・・・? 助けて下さい。 どなたか回答をお願いします。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • OKXavier
  • ベストアンサー率53% (135/254)
回答No.1

dy/dx=2xy の一般解は、y=Aexp(x^2) (Aは定数) ここで、A=0 のときを考えれば、y=0 となります。 y≠0 の場合の解は、y=Aexp(x^2) (A≠0) で、 y=0(定数関数)は解ですが、A=0とすれば含められます。 例2も同様です。 dy/dx = y/x の一般解は、y=Ax (Aは定数) y≠0のときの解は、A≠0の条件に対応しており、 y=0 のときは、A=0 となりますから、定数Aの条件を はずせば含められます。

oriyama
質問者

お礼

わかりやすい回答ありがとうございます。 言われてみれば・・・見事に混乱していました。 ところで、そのような話は一般的にも成り立つのでしょうか? つまり、分母=0の可能性を無視して計算を進めて出てきた一般解について、 積分定数の制約条件を変えれば分母=0の場合を含むことが出来るのでしょうか?

oriyama
質問者

補足

解決する見込みが無いので締め切ります。 回答ありがとうございました。

関連するQ&A

  • 微分方程式

    第1問 dy   y~2-x~2 --=--------- (ヒントz=y/xと置換しなさい) dx    2xy 第2問 一階線形微分方程式  dy --+ycosx=sinx×cosx---(1)がある dx 1、この方程式の同次の微分方程式を解きなさい 2、定数変化法により、この微分方程式(1)の特解を求めなさい。 また、その時の一般解を求めなさい

  • 微分方程式の問題で

    微分方程式の問題で 「a,bが任意定数のとき、次式が一般解になるような最小階数の微分方程式を示せ。  y = ax^2 + 2bx」 の答えがわかりません。 答えは一階の微分方程式で (dy/dx) + y = ax^2 + 2(a+b)x +2b となるのか 二階での微分方程式で x^2 * y" - 2xy' +2y = 0 となるのかで迷っていて、 一階の微分方程式が特殊解なのか一般解なのかの判断がつかないと言う状況です。 というのも教科書には 「限定状況を与えなければn階の微分方程式にはn個の任意定数を含む」 とあるのですがこの限定条件がわからなくて判断がつきません。 どちらが正しいのでしょうか?

  • 微分方程式

    微分方程式 dy/dx-2xy=2xy~2 について。 (1)z=1/yとするとき、z=z(x)が満たす微分方程式を求めよ (2)(1)で求めたzに対する微分方程式の一般解を求めよ (3)yの一般解および特殊解を求めよ という問題があります。 これは教科書にあるような、微分方程式の公式を用いて解くのでしょうか よく分からないので詳しく教えてください。

  • 再び微分方程式の質問(2)です。

    全くわからず手が付けられません。ご回答よろしくお願いいたします。 微分方程式 y’+2y(2乗)-2y=0 について問1~問3について答えよ。  問1 問題の微分方程式は変数分離型である。変数を分離した積分として、次の(1)~(4)の中から正解を選べ。正解がないときは(5)を選べ。  (1) ∫1/y(y-1)dy=∫2dx  (2) ∫1/y(1-y)dy=∫2dx  (3) ∫1/y(y+1)dy=∫2dx  (4) ∫1/y(y-1)dy=∫1/2dx  (5) (1)~(4)に正解はない。  問2 問題の微分方程式の解として、次の(1)~(4)の中から正解を選べ。正解がないときは(5)を選べ。  (1) 一般解y=1±√1-Ce(2x乗)/2 (Cは任意定数)  (2) 一般解y=Ce(2x乗)/1+Ce(2x乗) (Cは任意定数)  (3) 一般解y=Ce(2x乗)/1+Ce(2x乗) (Cは任意定数)と特異解y=1  (4) 一般解y=Ce(2x乗)/1+Ce(2x乗) (Cは任意定数)と特異解y=0  (5) (1)~(4)に正解はない。  問3 問題の微分方程式の解y=y(x)で、y(0)=1/2をみたすものがy(x)=2/3となるxとして次の(1)~(4)の中から正解を選べ。正解がないときは(5)を選べ。  (1) 1/2log2  (2) 3/2  (3) log6  (4) 1/6  (5) (1)~(4)に正解はない。  以上、よろしくお願いいたします。

  • ダランベールの微分方程式

    以下の問題がわかりません。 問. 次のダランベールの微分方程式を解きなさい。 y=2x(dy/dx)+(dy/dx)^2 答え. 3(x^2)(y^2)+4y^3=C(4x^3+6xy+C) C:任意定数 y=0 (特殊解) 質問は大きく2つあります。 1点目。 p=(dy/dx) と置いて両辺をxで微分し、解の公式を用いて式変形を行うと、以下の連立方程式となりました。 y=2px+p^2 3xp^2+2p^3=C この2式からpを消去すると答えが得られると思うのですが、 どのようにpを消去すればよいかわかりません。 2点目。 y=0 (特殊解) が何なのかわかりません・・・。 解答にはどのように記載して特殊解を求めればよいのでしょうか。 以上、2点の質問にお答え頂けるととても助かります。 お手数ですが、よろしくお願い致します。

  • 常微分方程式の解法について宜しくお願いします

    微分方程式の初心者です、どうぞよろしくお願いします。 以下のような方程式に遭遇しました。教科書の例題を一歩進めた印象ですが、解く方法はあるのでしょうか? A,B,Cは≠0の定数です。 dy   A(C - y)y -- = --------------- dx    xy + B また右辺分母で x → f(x) と、一般的な関数に置き換えた形、 dy   A(C - y)y -- = --------------- dx   f(x)y + B の場合は解けますでしょうか?どうぞよろしく願いいたします。

  • 微分方程式

    次の、微分方程式の一般解を求めよ。 (1-4x-3y^2+12xy^2)dy/dx=4 この解き方教えてください。 答えは y-(2/3)y^2=-log(x-1/4)+C です

  • 陰関数の微分法

    陰関数の微分法 方程式(x^2/4)ー(y^2/9)=1で定められるxの関数yについてdy/dx、d^2y/dx^2をxとyで表せ。 (解答) (1)(x^2/4)ー(y^2/9)=1の両辺をxについて微分すると、 2x/4-2y/9×(dy/dx)=0 y≠0のときdy/dx=9x/4y (2)d^2y/dx^2=9/4×{(1×y-xy´)/y^2} (2)についてxを定数として扱ってはならないのはyはxの関数だからと書かれているのですが、 このようにyを定数として扱ってはならないものの例がほかにあれば教えてください。 初心者なので他の例(陰関数の微分法以外の例)を知りません。

  • 微分方程式の問題

    関数y=f(x)が微分方程式 y(d²y/dx²)-(dy/dx)²+y²=0 を満たすとき、この微分方程式の一般解はどうなりますか?

  • 微分方程式

    2xy(dy/dx)+x^2-y^2=0 という微分方程式を完全微分形として解きたいのですが、うまくできません。 まず、(∂/∂x)2xy=2yで、(∂/∂y)(x^2-y^2)=-2yなので符号が違うため完全微分形にならないのです。。。 どなたかわかりやすくお願いします。