[Дифференциальные уравнения ]
Дифференциальное уравнение n-го порядка в общем случае имеет вид:
общая запись дифференциального уравнения высшего порядка
где F − непрерывная функция указанных аргументов. 

Порядок уравнения можно понизить, если оно не содержит некоторых аргументов или обладает определенной симметрией. Ниже мы рассмотрим подробнее некоторые случаи понижения порядка применительно к дифференциальным уравнениям произвольного n-го порядка. Преобразование уравнений 2-го порядка изложено здесь.
Случай 1. Уравнение вида  F(x, y (k), y (k+1),..., y (n)) = 0
Если дифференциальное уравнение не содержит исходной функции и ее k − 1 первых производных, то с помощью замены
порядок такого уравнения понижается на k единиц. В результате исходное уравнение преобразуется к виду
Из полученного уравнения (если это возможно) определяется функция p(x). Первоначальная функция y(x)находится последующим k-кратным интегрированием. 

Если дифференциальное уравнение не содержит лишь исходную функцию y, т.е. имеет вид
то его порядок можно понизить на единицу с помощью замены  y' = p(x).
Случай 2. Уравнение вида  F(y, y', y'',..., y (n)) = 0
Здесь левая часть не содержит независимой переменной x. Порядок уравнения можно понизить с помощью замены  y' = p(y). Производные записываются через новые переменные y и p следующим образом:
Видно, что при подстановке производных в исходное уравнение мы получим новое дифференциальное уравнение (n − 1)-го порядка. Решая это уравнение, можно определить функцию p(y) и затем найти y(x).
Случай 3. Однородное уравнение  F(x, y, y', y'',..., y (n)) = 0
Уравнение F(x, y, y', y'',...,y (n)) = 0 называется однородным относительно аргументов y, y', y'',...,y (n), если выполняется тождество
Определение однородного дифференциального выражения
Порядок такого уравнения можно понизить на единицу с помощью подстановки
где z(x) − новая неизвестная функция. 

После определения z(x) исходная функция y(x) находится интегрированием по формуле
где C1 − произвольное число.
Случай 4. Функция  F(x, y, y', y'',..., y (n)) является точной производной
В некоторых случаях левую часть F(x, y, y', y'',...,y (n)) дифференциального уравнения можно представить как полную производную по x от дифференциального выражения (n − 1)-го порядка:
Случай точной производной в левой части
Тогда решение исходного уравнения записывается в виде
где C − произвольная постоянная. 

Рассмотрим примеры на различные случаи понижения порядка. 
 
   Пример 1
 
Найти общее решение дифференциального уравнения 

Решение.
Данное уравнение не содержит функцию y и ее первую производную y'. Поэтому сделаем замену
      
Получаем уравнение первого порядка с разделяющимися переменными:
      
Интегрируя, находим решение:
      
Возвращаясь к исходной переменной y, получаем еще одно дифференциальное уравнение:
      
Дважды интегрируя, находим общее решение исходного уравнения:
      
   Пример 2
 
Найти общее решение уравнения  5(y''')2 - 3y'' y IV = 0

Решение.
Сделаем следующую замену:
      
Получаем уравнение второго порядка:
      
Поскольку это уравнение не содержит независимой переменной x, то полагаем p' = z(p). Следовательно
      
Тогда уравнение записывается как
      
Одно из решений этого уравнения имеет вид:
      
Видно, что это решение описывает множество всех парабол с произвольными коэффициентами C1C2C3

Найдем второе решение дифференциального уравнения.
      
Полученное уравнение первого порядка легко проинтегрировать:
      
Переобозначая постоянные C4C5, решение можно записать в виде
      
Итак, для определения второго решения мы имеем следующее уравнение:
      
Дважды интегрируя, находим:
      
Таким образом, общее решение исходного уравнения содержит два семейства функций:
      
где C1C2,..., C7 − произвольные числа. 
 
   Пример 3
 
Найти общее решение уравнения  y' y''' + (y'')2 = 0

Решение.
Левую часть данного уравнения можно представить в виде полной производной, разделив уравнение на y' y'':
      
Интегрируя, получаем уравнение второго порядка:
      
В последнем уравнении сделаем замену:
      
Следовательно,
      
Это уравнение легко интегрируется:
      
В последнем выражении мы переобозначили постоянные C1C2, чтобы упростить уравнение. 

В результате получаем следующее выражение:
      
Интегрируя, находим функцию y(x):
      
Поскольку числа C1 и C2 произвольные, мы здесь опустили множитель 2/3, появляющийся при интегрировании квадратного корня. 

В начале решения при делении уравнения на y'' было пропущено решение y'' = 0. Отсюда следует, что
      
где C4C5 − произвольные числа. 

Итак, окончательный ответ содержит две ветви решений:
      
   Пример 4
 
Найти общее решение дифференциального уравнения  y y''' − y' y'' = 0

Решение.
Видно, что это уравнение является однородным. Следовательно, его порядок можно понизить на единицу, используя подстановку
      
Найдем производные:
      
После подстановки получаем дифференциальное уравнение 2-го порядка:
      
Порядок нового уравнения можно снова понизить с помощью подстановки
      
Тогда
      
В результате получаем уравнение первого порядка для функции p(z):
      
Данное уравнение имеет два решения. 

1) Первое решение определяется уравнением
      
Отсюда находим функцию y(x):
      
Постоянную C2 здесь можно переобозначить: C2 exp C3 = C2. Тогда первое семейство решений имеет вид:
      
2) Второе решение описывается простым уравнением с разделяющимися переменными:
      
Учитывая, что p = z', находим функцию z(x):
      
Для простоты записи мы снова заменим постоянную C3  на C3. Таким образом, получаем:
      
Из последнего уравнения найдем явное выражение для z(x):
      
Теперь определим функцию y(x) по формуле
      
Сначала вычислим интеграл :
      
Введем новую переменную t = exp(2C3x + C4). Тогда
      
Следовательно, интеграл равен
      
Представим подынтегральное выражение как сумму двух дробей:
      
Итак, получаем:
      
Вычисляем интеграл:
      
где переобозначено  

Для функции y(x) получаем следующее выражение:
      
В последнем выражении мы снова переобозначили произвольные постоянные C4C5

Таким образом, второе решение исходного уравнения записывается в виде
      
Итак, общее решение дифференциального уравнения содержит две ветви:
      
Видно, что второе решение включает в себя первое. Поэтому, оконательный ответ имеет вид:
      
где C3C4C5 − произвольные числа.