常微分方程关于积分因子的题

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/14 22:55:22
方程M(x+y)dx+N(x+y)dy=0分别具有形如u(x+y)和u(xy)的积分因子的充要条件,要过程

充要条件是dM/dy=dN/dx(不方便打 ,都是偏导)

即:Ndu/dx-Mdu/dy=(dM/dy -dN/dx)u .....(1) (不方便打 ,都是偏导)

证明 :上面的等式是以u为未知函数的一阶线性偏微分方程,一般情况下,通过方程(1)来求积分因子,得到方程M(x+y)dx+N(x+y)dy=0的解,与求解M(x+y)dx+N(x+y)dy=0本身同样困难,但是在某些特殊的情况中,也可以方便的解出(1)的一个解u,例如,如果方程M(x+y)dx+N(x+y)dy=0存在一个只于x有关的积分因子u=u(x)时,则du/dy=0,于是(1)式变化为:
1/u *du/dx =(dM/dy-dN/dx)/N。。。。(2)

由此可知,方程M(x+y)dx+N(x+y)dy=0具有一个只与x有关的积分因子的必要条件是(2)式右边不含y 即:
M(x+y)dx+N(x+y)dy恒等于u(x)。。。(3)

其中u(x)是x的函数,反之,若(3)成立,则以u(x)代入(2)中,得到:

du/u =u(x)dx

于是求得 u(x)=e^(u(x)的积分)
显然,它满足(1)的,故知它是M(x+y)dx+N(x+y)dy=0的一个积分因子,这就证明了M(x+y)dx+N(x+y)dy=0具有一个只与x有关的积分因子的的充分必要条件是(3)式成立

同样的,假设M(x+y)dx+N(x+y)dy=0具有一个只与y有关的积分因子的充分必要条件是:
M(x+y)dx-N(x+y)dy恒等于u(y)
其中u(y)是y的函数
同样按上面的方法解出
u=e^(u(y)的积分)
这个u同样是它的积分因子

所以方程M(x+y)dx+N(x+y)dy=0分别具有形如u(x+y)和u(xy)的积分因子的充要条件是:
dM/dy=dN/dx 即:Ndu/dx-Mdu/dy=(dM/dy -dN/dx)u

建议你去图书馆借一本或向数学专业的同学借一本《常微分方程》(王高雄),那里面有很详细的关于积分因子的说