Дифференциальным уравнением первого порядка называется уравнение вида
или
, где
- неизвестная функция от
. Иногда дифференциальное уравнение 1-го порядка записывают в дифференциалах:
.
Решением дифференциального уравнения называется такая дифференцируемая функция
, которая при подстановке в уравнение вместо неизвестной функции обращает его в тождество.
Общим решением дифференциального уравнения первого порядка в области
называется функция
, обладающая следующими свойствами:
1) она является решением данного уравнения при любых значениях произвольной постоянной
;
2) для любого начального условия
при
, т.е.
, такого, что
, существует единственное значение
, при котором решение
удовлетворяет заданному начальному условию.
Равенство
, неявно задающее общее решение, называется общим интегралом дифференциального уравнения.
Частным решением дифференциального уравнения называется любая функция
, которая получается из общего решения при конкретном значении
. (
называется частным интегралом).
Задача, в которой требуется найти частное решение уравнения
, удовлетворяющее начальному условию
при
(или
) называется начальной задачей или задачей Коши.
Построенный на плоскости
график любого решения
дифференциального уравнения называется интегральной кривой.
1.1 Дифференциальное уравнение с разделяющимися переменными. Дифференциальное уравнение первого порядка называется уравнением с разделяющимися переменными, если оно может быть представлено в виде

или в виде
(1)
уравнение (1) преобразуют следующим образом:

Предполагая, что
и
, разделим уравнение (2) на
. Получим уравнение, которое решается такое уравнение почленным интегрированием
.
Пример 1. Найти общее решение дифференциального уравнения
; построить несколько интегральных кривых; найти уравнение кривой, проходящей через точку с координатами (1,-3).
- это дифференциальное уравнение с разделяющимися переменными вида (1). Преобразуем его:
тогда
;
, или
.
Чтобы упростить данное выражение, запишем произвольную постоянную
в виде
:

(произвольная постоянная
не изменится при делении или умножении на любое число, отличное от нуля).
Чтобы найти уравнение кривой, проходящей через точку (1;-3), найдем
по начальным условиям
при
:
.
Уравнение кривой:
. Это частное решение заданного уравнения.
1.2. Линейные дифференциальные уравнения первого порядка. Уравнение вида
(2)
где
- заданные функции и
, или после деления на
и некоторого преобразования записанное в виде
, (3)
называется линейным дифференциальным уравнением 1-го порядка. Решение линейного уравнения 1-го порядка может быть получено с помощью подстановки:
;
, где
- неизвестные дифференцируемые функции.
Пример 2. Уравнение
- линейное уравнение первого порядка вида (2), где
. Введем подстановку (9). Подставляя вместо
и
соответствующие выражения, получим

Приравнивая выражение в скобках к нулю, получим уравнение:
, которое является уравнением 1-го порядка с разделяющимися переменными. Решим его:

- общее решение.
,
,
,
, частное решение
.
.