齊次函式

齊次函式

在數學中,齊次函式是一個有倍數性質的函式:如果變數乘以一個係數,則新函式會是原函式再乘上係數的某次方倍。

定義描述

齊次函式 齊次函式

把函式的自變數乘以一個因子,如果此時因變數相當於原函式乘以這個因子 的冪,則稱此函式為 齊次函式。

齊次函式 齊次函式
齊次函式 齊次函式

定義函式 為 次齊次函式,需滿足關係:

齊次函式 齊次函式

歐拉定理

齊次函式 齊次函式
齊次函式 齊次函式

對於 次齊次函式 ,有齊次函式的歐拉定理:

齊次函式 齊次函式


定理證明:

齊次函式 齊次函式
齊次函式 齊次函式

因為函式為次齊次函式,所以對定義式兩邊求全微分有

齊次函式 齊次函式
齊次函式 齊次函式

這兩個全微分的值必相等,於是

齊次函式 齊次函式
齊次函式 齊次函式
齊次函式 齊次函式

取,得到

證畢。


齊次方程 :

齊次函式 齊次函式
齊次函式 齊次函式
齊次函式 齊次函式

如果方程 右端的函式 為它的變數的零次齊次函式,即滿足恆等式

那么稱上述方程為齊次方程。

例子

齊次函式 齊次函式
齊次函式 齊次函式
齊次函式 齊次函式

線性函式是一次齊次函式,因為根據線性的定義,對於所有的和,都有:

齊次函式 齊次函式
齊次函式 齊次函式
齊次函式 齊次函式
齊次函式 齊次函式

多線性函式是n次齊次函式,因為根據多線性的定義,對於所有的和都有:

齊次函式 齊次函式
齊次函式 齊次函式

從上一個例子中可以看出,兩個巴拿赫空間X和 Y之間的函式的n階弗雷歇導數是n次齊次函式。

齊次函式 齊次函式

n元單項式定義了齊次函式。

例如:

齊次函式 齊次函式

是10次齊次函式,因為:

齊次函式 齊次函式

。

齊次多項式是由同次數的單項式相加所組成的多項式。例如:

齊次函式 齊次函式

是5次齊次多項式。齊次多項式可以用來定義齊次函式。

套用

對於以下的微分方程

齊次函式 齊次函式

其中I和 J是同次數的齊次函式,利用變數代換v=y/x,可以把它化為可分離變數的微分方程:

齊次函式 齊次函式

。

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