Proposition. 微分方程式 x′=axx' = ax 解形式一定是 keatke^{at} [EMGT]

令 dx/dt=axdx / dt = a x,則其所有解之形式皆為

keatke^{at}

其中 k∈Rk \in \mathbb{R}

Proof [local-0]

令 u(t)u(t) 為一解,則 du/dt=u′(t)=au(t)du / dt = u'(t) = au(t)。計算

ddt(u(t)e−at)=u′(t)e−at+u(t)(−ae−at)=au(t)e−at−au(t)e−at=0\begin{aligned} \frac{d}{d t}(u(t) e^{-at}) &= u'(t) e^{-at} + u(t)(-a e^{-at}) \\ &= au(t) e^{-at} - au(t) e^{-at} = 0 \end{aligned}

因此 u(t)e−atu(t) e^{-at} 是常數,可以寫成

u(t)eat=k∈R\frac{u(t)}{e^{at}} = k \in \mathbb{R}

因此 u(t)=keatu(t) = k e^{at}