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文档简介
1、1,第五讲 全微分方程与积分因子,三、积分因子法,一、全微分方程与原函数,二、全微分方程判定定理与不定积分法,四、小结,2,定义:,即,若,例如,全微分方程 或恰当方程,是全微分方程,,一、全微分方程与原函数,的左端恰好是某个二元函数的全微分,,则称(1)为全微分方程或恰当方程, 称为(1)的一个原函数。,是方程的一个原函数。,3,容易证明,如果 是微分方程(1)的一个原函数,则(1)的通积分为,其中C为任意常数。,于是,求解全微分方程的关键在于求出它 的一个原函数。,例如,4,我们通过观察寻找方程的一个原函数。,对于一个一般的方程,怎样判断它是否是全微分方程呢?若是,又怎样求原函数?,5,二
2、、全微分方程判定定理与不定积分法,定理:设函数 M(x,y)、N(x,y) 在 xoy 平面上的单连通区域 D 内连续可微,那么方程(1)是全微分方程的充要条件是在 D 内恒成立,演示证明。,6,7,一般地,若 为全微分方程,则它的通积分为,从而求得一个原函数,8,解,是全微分方程,原方程的通解为,例2,9,解,是全微分方程,将左端重新组合,原方程的通解为,例3,10,定义:,问题: 如何求方程的积分因子?,3、积分因子法,前面我们讨论了全微分方程的求解问题,而对于给定微分方程()未必都是全微分方程,但其中有些则可利用积分因子化为全微分方程。,11,我们用反推的办法来求积分因子,为了求出积分因
3、子,必须求解上式,不容易。但对于某些特殊情况,上式可求解。,(2)为全微分方程,12,13,以上求积分因子的方法称为公式法。,14,思考与练习:,试求一阶线性方程和Bernoulli方程的积分因子,例1: 求解微分方程:,例2: 求解微分方程:,15,例3,解,则原方程化为,可积组合法,16,观察法:,凭观察凑微分得到,常见的全微分表达式,17,受上述结论的启发通常我们经常可以选用的积分因子有:,这种方法给我们又提供了一种求解微分方程的方法-可积(微)组合法,请看下面的例子:,18,解,将方程左端重新组合,有,例4 求微分方程,原方程的通解为,19,解,将方程左端重新组合,有,原方程的通解为,
4、可积组合法,例5 求微分方程,20,解1,整理得,A 常数变易法:,B 公式法:,例6,一题多解:,21,解2,整理得,A 用公式:,B 凑微分法:,22,C 不定积分法:,原方程的通解为,23,作业:P38 T1(1)(3)(5) , T2, T5,拓展思维训练题:,24,若能从(1)解出 y 的一阶导数,那么会得到一个或几个显式方程,用前面的办法求解。,前面讨论的方程都是可解出一阶导数的微分方程,即显式方程( ),一阶隐式微分方程是指,第六讲 一阶隐式方程的解法,例1: 试求解微分方程:,25,本节主要介绍三种类型隐式微分方程的求解方法。,(1)不含 y (或 x)的方程 (2)可解出 x
5、 的方程 (3)可解出 y 的方程,若不能从(1)解出 y 的一阶导数,或者即使能解出,但很难求解,则需要借助于其它办法进行讨论。,26,1、若方程(1)不含y,即,27,例1,28,29,例2:,若方程(1)不含 x,即 则完全类似求解。,例3:,例4:,30,2、若可从方程(1)解出 x,即,解法:,这个方程可化为显式形式,用前面类似的方法能求出(1)的解。,31,例5,32,33,3、若可从方程(1)解出 y,即,解法:,34,35,36,例6,37,38,例7,39,40,41,小 结,(1)可解出 y 的方程 (2)可解出 x 的方程,(3)不含 x (或 y)的方程,* 借助于一些变量代
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