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数ⅲ 微分方程式
解答5、6行目について
f(x)=-1の定数関数にならないことは分かったのですが、y=-1になるxが存在したら6行目の式は成り立たないし、そもそもx=0の場合も成り立たないと思いました。
この部分を詳しく教えて頂きたいです。
回答
たける さん、こんにちは。お久しぶりですね!
さて、微分方程式を変数分離で解くとき、そのような細かいことはあまり考えずに解きますがね。
ていねいに書いてみますと…
(i) $y=-1$ のとき②が成り立つためには、どんなxに対しても$\frac{dy}{dx}=0$だから、定数関数$y=-1$ は微分方程式②の解である。
(ii)$x=0$ のとき②が成り立つためには $y=-1$ 。すなわち関数yは$x=0$ のとき $y=-1$ でなければならない。ここでは関数yは求まっていません。yが満たすべき条件が得られたところです。
(iii))$x\ne 0$ かつ $y\ne -1$ のとき($x(y+1)\ne 0$ のとき)
以下は模範解答に書いてあるように変数を分離して関数yを求めます。
$y=Cx-1$ は$x=0$ のとき $y=-1$ なので(ii)を満たし、$x=0$ のときも問題なくOKです。
初期条件を入れて $y=2x-1$ 。
ただし、定数関数 $y=-1$ は微分方程式②の解ですが、積分方程式①の解ではないので捨てられます。
こんな感じですが、大丈夫ですか?
分かったとか、まだこのへんがわからないから説明してほしいとか、あればコメント欄に書いてください。
解答では 「y=Cx−1 はx=0のとき y=−1 なので(ii)を満たし、x=0のときも問題なくOKです。」 に当たる記述がないのですが大丈夫なのでしょうか。
そうですねぇ、あった方がいいかとは思いますが、変数分離型の微分方程式を解くときには、分母が0になるときのことを取り立てて別に議論はしませんねぇ。あなたが持っている他の教科書や参考書、問題集の解答ではどうですか?ネット上の解答など見ると、ほとんど気にしていません。x=0という一瞬のことは、普通の関数ならたいていはうまくいくものさ、という感じです。もちろん関数が初頭関数ではないようなものや連続でないようなときにはそれなりの議論が必要かと思います。ちょっといい加減な回答で、納得いかないお顔が想像できます。すみません。
いいえ!書かれてないところで何が起きてるか分かったのでとても助かりました!ありがとうございます。 またよろしくお願いします。
お役に立てなのならよかったです。またどうぞ!