一旦确认方程是恰当的,求解恰当微分方程的步骤是什么?
步骤包括通过对 x 积分 M 和对 y 积分 N 来寻找势函数 ,然后将结果组合形成隐式解 。
适用条件
- 微分方程已被验证为恰当的。
理解与推导
- 对 关于 x 积分,加上 y 的任意函数 。
- 对 关于 y 积分,加上 x 的任意函数 。
- 比较 的两个表达式以确定未知函数 和 。
- 结合两次积分的唯一项以形成最终的势函数。
- 将势函数设为等于常数 C 以获得隐式解。
例子
对于方程 (-3x^2 - y),积分 M 得到 -x^3 - xy + ,积分 N 得到 - xy + 。结合这些得到解 -x^ - xy = C。
容易误解的地方
- 忘记包含任意积分函数。
- 重复计算在两次积分中都出现的项。
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示例方程 (-3x^2 - y) 的最终隐式解是 -x^ - xy = C。
适用条件:方程是恰当的。;项的组合正确且没有重复计算。
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理解原因↗
项 -xy 出现在对 x 积分 M 和对 y 积分 N 的结果中。在组合结果以形成势函数时,共享项应只包含一次以避免重复计算。
适用条件:项 -xy 存在于两个原函数中。
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理解原因↗
当对多变量函数关于一个变量进行积分时,其他变量被视为常数。因此,“积分常数”可以是仅依赖于其他变量的任何函数,在这种情况下是 y。
适用条件:积分是关于 x 的。;函数 M 依赖于 x 和 y。
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理解原因↗
主讲人将答案保留为隐式形式,因为方程包含 y 的多个幂和乘积,使得显式求解 y 变得很麻烦。
适用条件:解包含多个 y 项。;没有尝试显式求解 y。
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掌握方法↗
要检查微分方程是否是恰当的,你必须验证 dx 的系数对 y 的偏导数等于 dy 的系数对 x 的偏导数。如果这些混合偏导数相等,则该方程是恰当的。
适用条件:方程必须采用 的形式。;M 和 N 必须具有连续的一阶偏导数。
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