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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 F(x,y)F(x,y),然后将结果组合形成隐式解 F(x,y)=CF(x,y) = C。

适用条件

  • 微分方程已被验证为恰当的。

理解与推导

  1. 对 M(x,y)M(x,y) 关于 x 积分,加上 y 的任意函数 c1(y)c_1(y)。
  2. 对 N(x,y)N(x,y) 关于 y 积分,加上 x 的任意函数 c2(x)c_2(x)。
  3. 比较 F(x,y)F(x,y) 的两个表达式以确定未知函数 c1(y)c_1(y) 和 c2(x)c_2(x)。
  4. 结合两次积分的唯一项以形成最终的势函数。
  5. 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)dx+(3y2−x)dy=0dx + (3y^2 - x)dy = 0,积分 M 得到 -x^3 - xy + c1(y)c_1(y),积分 N 得到 y3y^3 - xy + c2(x)c_2(x)。结合这些得到解 -x^3+y33 + y^3 - 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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