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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