問題は、与えられた微分方程式の階数、斉次性/非斉次性、線形性/非線形性を答える問題です。y, x, $\theta$, l 以外は定数として扱います。

応用数学微分方程式階数斉次性線形性
2025/6/5

1. 問題の内容

問題は、与えられた微分方程式の階数、斉次性/非斉次性、線形性/非線形性を答える問題です。y, x, θ\theta, l 以外は定数として扱います。

2. 解き方の手順

(a) y+3y2y+3=0y'' + 3y' - 2y + 3 = 0
* 階数:最高階の導関数は yy'' であり、2階微分なので2階。
* 斉次性:定数項+3があるので非斉次。
* 線形性:各項は y,y,yy, y', y'' の1次式なので線形。
(b) y2y=0y' - 2\sqrt{y} = 0
* 階数:最高階の導関数は yy' であり、1階微分なので1階。
* 斉次性:定数項がないので斉次。
* 線形性:y\sqrt{y}の項があるので非線形。
(c) y+3y2y+sinx=0y'' + 3y' - 2y + \sin x = 0
* 階数:最高階の導関数は yy'' であり、2階微分なので2階。
* 斉次性:sinx\sin x の項があるので非斉次。
* 線形性:各項は y,y,yy, y', y'' の1次式なので線形。
(d) my=mgmy'' = -mg
* 階数:最高階の導関数は yy'' であり、2階微分なので2階。
* 斉次性:定数項 mg-mgがあるので非斉次。
* 線形性:yy'' は1次式なので線形。
(e) mlθ=mgsinθml\theta'' = -mg\sin\theta
* 階数:最高階の導関数は θ\theta'' であり、2階微分なので2階。
* 斉次性:定数項がないので斉次。
* 線形性:sinθ\sin\theta の項があるので非線形。
(f) mlθ=mgθml\theta'' = -mg\theta
* 階数:最高階の導関数は θ\theta'' であり、2階微分なので2階。
* 斉次性:定数項がないので斉次。
* 線形性:θ\theta''θ\theta は1次式なので線形。

3. 最終的な答え

(a) 2階, 非斉次, 線形
(b) 1階, 斉次, 非線形
(c) 2階, 非斉次, 線形
(d) 2階, 非斉次, 線形
(e) 2階, 斉次, 非線形
(f) 2階, 斉次, 線形

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