Рассмотрим линейное уравнение n -го порядка
,
где
- постоянные.
Уравнение такого вида называется уравнением
Коши
-
Эйлера.
Это уравнение с переменными коэффициентами, но оно легко приводится к
уравнению с постоянными коэффициентами с помощью подстановки
x = et (x > 0).
В самом деле из этого равенства находим:
.
При подстановке всех этих величин в исходное уравнение там произойдет
сокращение показательных множителей и мы получим уравнение с постоянными
коэффициентами.
Мы рассмотрели подстановку x = et
считая, что x > 0, а если x < 0, то используется
подстановка x = - et.
Пример
Решить уравнение
.
Для x > 0 полагаем x = e t .
Тогда
или
.
Подставляя все эти выражения в исходное уравнение, получим:
.
Это линейное уравнение с постоянными коэффициентами.
Находим общее решение линейного однородного уравнения:
.
Частное решение
находится легко.
Следовательно,
.
Возвращаясь к переменной x , получаем:
.
Это общее решение
заданного уравнения для x>0.
Рассмотрим теперь случай x<0.
Полагая x = - e t, t = ln ( -x ), находим:
.
Подставляя все эти выражения в исходное уравнение, получим:
.
Получили такое же уравнение,
как и в первом случае. Следовательно, общее решение его нам уже известно
.
Возвращаясь к переменной x , получим:
- общее решение заданного уравнения для x < 0.