次の微分方程式を解け。
型を見きわめ、平衡解を見つける。 右辺は にしか依存しないので、この方程式は変数分離形である(同時に 1 階線形でもある)。 とおくと定数解 が得られる。導関数が 0 になる水準である。ほかのすべての解はこの値に近づくか遠ざかるかするので、最終的な答えにもこの値が現れるはずである。
変数を分離する。 で割り( のとき有効)、 を掛ける。
置換 を使って両辺を積分する。 なので であり
となる。 は連鎖律から出るもので、最も落としやすい段階である。
対数を外す。 を掛けて指数をとる。
の符号を定数に吸収させれば絶対値を外せる。すなわち ( は 0 でない任意の実数)である。
y について解き、定数をまとめる。
が任意だったので を と置き直してよく、さらに を許せば、ステップ 2 の割り算で除外された平衡解 も回収される。
代入して検証する。 微分すると である。一方 で一致する ✓。数値でも として では両辺とも 、 では両辺とも になる ✓。
挙動を読む。 のとき なので、どの解も出発した側から に近づいていく。この平衡は安定であり、 に付く係数 が負であることがまさにそれを予告している。
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