Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Условия существования интегрирующего множителя




Интегрирующий множитель удовлетворяет дифференциальному уравнению:

Однако нет общего метода интегрирования такого уравнения. Рассмотрим частные случаи существования интегрирующих множителей вида: и

 

Теорема 1. Пусть в некоторой области D выполнены условия:

1) непрерывны;

2)

3) является функцией, зависящей только от переменной

Тогда дифференциальное уравнение (1) имеет интегрирующий множитель, зависящий только от и вычисляемый по формуле:

Теорема 2. Пусть в некоторой области D выполнены условия:

1) непрерывны;

2)

3) является функцией, зависящей только от переменной

Тогда дифференциальное уравнение (1) имеет интегрирующий множитель, зависящий только от и вычисляемый по формуле:

 

Примеры с решениями

Пример 1. Решить уравнение:

Решение. В данном примере

откуда получим:

Значит, данное уравнение в полных дифференциалах. Поэтому существует функция для которой выполняется равенство:

Составим и решим систему уравнений:

Проинтегрируем по первое уравнение, считая постоянным:

(*)

Определим функцию используя второе уравнение системы:

где произвольная постоянная.

Подставим в равенство (*):

Таким образом, общим интегралом данного уравнения будет:

Ответ:

 

Пример 2. Решить задачу Коши:

Решение. Проверим выполнение условия

и .

Следовательно, заданное уравнение в полных дифференциалах. Составим систему уравнений относительно неизвестной функции для которой выполняется равенство:

Тогда:

(**)

Найдем функцию используя второе уравнение системы:

где произвольная постоянная.

Подставим найденную в (**):

Таким образом, общий интеграл данного уравнения можно записать:

Найдем число так, чтобы выполнялось условие:

Следовательно, решение задачи Коши находится из общего решения при

Ответ:

 

Пример 3. Решить уравнение:

Решение. Проверим условие

Следовательно, это уравнение не является уравнением в полных дифференциалах. Проверим выполнение условий теоремы 1 существования интегрирующего множителя

Таким образом, интегрирующий множитель вида существует и находится по формуле:

Умножим заданное уравнение на найденную функцию и получим уравнение в полных дифференциалах:

Поэтому существует для которой

(***)

где произвольная постоянная.

Подставим в равенство (***):

Тогда общий интеграл запишется в виде:

При переходе от заданного уравнения к уравнению в полных дифференциалах было потеряно решение (при делении на ). Но оно входит в полученное семейство при

Ответ:

 

Пример 4. Решить уравнение:

Решение. Проверим условие

Следовательно, это уравнение не является уравнением в полных дифференциалах. Проверим выполнение условий теоремы 2 существования интегрирующего множителя

Таким образом, интегрирующий множитель вида существует и находится по формуле:

Умножим заданное уравнение на и решим полученное уравнение в полных дифференциалах:

Поэтому существует для которой выполняется равенство:

(****)

где произвольная постоянная.

Подставим найденную функцию в выражение (****):

Тогда общий интеграл запишется в виде:

Следовательно, это общий интеграл заданного уравнения.

Ответ:

 

Примеры

Решить ДУ или задачи Коши:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

 

Ответы


1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.


 

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-03-28; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1668 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Сложнее всего начать действовать, все остальное зависит только от упорства. © Амелия Эрхарт
==> читать все изречения...

2189 - | 2073 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.011 с.