8.5
Il metodo del fattore integrante offre un approccio generale per risolvere qualsiasi equazione differenziale lineare del primo ordine che non sia separabile.
Il fattore integrante si trova prendendo l'esponenziale dell'integrale del coefficiente di y.
Moltiplicando entrambi i lati dell'equazione per questo fattore, il lato sinistro si trasforma nella derivata di un prodotto, permettendone di essere facilmente risolto.
Ad esempio, consideriamo un'auto che si muove sotto una forza motore costante mentre sperimenta una resistenza dell'aria proporzionale alla sua velocità.
Applicando la seconda legge di Newton si ottiene un'equazione differenziale lineare del primo ordine che non è separabile, che può essere risolta usando un fattore integrante.
Il fattore integrante si trova prendendo l'esponenziale dell'integrale del coefficiente della velocità rispetto al tempo, il che aiuta a risolvere facilmente l'equazione.
Moltiplicando entrambi i lati per il fattore integrante si trasforma il lato sinistro nella derivata del prodotto del fattore e della velocità.
Integrare entrambi i lati fornisce una soluzione generale che prevede la velocità dell'auto in qualsiasi momento.
Il risultato mostra che la velocità cambia rapidamente all'inizio, come dettato dall'esponente negativo, poi si avvicina gradualmente alla velocità terminale.
Il metodo del fattore integrante fornisce un approccio sistematico per risolvere le equazioni differenziali lineari del primo ordine, in particolare q…
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