今回の記事ではラグランジュの微分方程式について解説していきます。1階線形微分方程式の知識を使うので、忘れている方は以下の記事を参照してください。

ラグランジュの微分方程式とは
次の形の微分方程式をラグランジュの微分方程式と言います。
つまり
クレローの微分方程式
クレローの微分方程式について詳しく知りたい方は以下の記事を参照してください。

ラグランジュの微分方程式の解き方
ラグランジュの微分方程式は以下の3STEPで解くことができます。
この3STEPを使って例題にチャレンジしてみましょう。
【例題(1)】 を解け
まず
この式の両辺をxで微分します。pはxの関数であることに気をつけて微分します。
ここで場合分けを行います。
[1]
(2)を計算していくことで
これは1階線形微分方程式の非同次形です。
ここで左辺を
両辺をpで積分します。
この式を(1)に代入します。
したがって一般解は
このときpはパラメーターである。
[2]
(1)に
練習問題
練習問題にチャレンジしてみましょう。
を解け
まず
この式の両辺をxで微分します。pはxの関数であることに気をつけて微分します。
ここで場合分けを行います。
[1]
(2)を計算していくことで
これは1階線形微分方程式の非同次形です。
ここで左辺を
両辺をxで積分すると
後で計算しやすいように、右辺の積分は
この式を(1)に代入します。
したがって一般解は
このときpはパラメーターである。
[2]
(1)に
まとめ
今回はラグランジュの微分方程式について解説しました。クレローの微分方程式と形は似ていますが、クレローの微分方程式に比べて難しいので、何回も演習して完璧にしておきましょう。