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文檔簡介

1、積分因子的研究 數學科學學院 數學與應用數學專業 2009級漢班 摘 要 從恰當方程一般的結構對微分方程的積分因子進行深入研究,找出幾類微分方程的積分因子,使其在求解答積分因子及通解時能很快的得出結論。關鍵詞 微分方程;積分因子;通解每一個微分方程轉化為恰當方程之后,可以運用恰當方程的公式進行求解,因此轉化成恰當方程是求解微分方程的重要步驟,轉化成恰當方程需要求解出積分因子,因此積分因子的求解變得非常重要。課本中只介紹了僅關于或僅關于的積分因子,這還遠遠不夠。此論文主要研究幾類微分方程積分因子的求法,從而使微分方程的求解變得較簡便。1預備知識1.1、定義1 若方程 (1)的左端恰好是某個二元函

2、數的全微分,則稱(1)式為恰當微分方程.1.2、定義2 如果存在連續可微的函數=,使得 + =0 為一恰當微分方程,即存在函數 ,使,則稱為方程(1)的積分因子.1.3 、定義3 函數為(1)的積分因子的充要條件是=,即是2推導的結論2.1 結論1:方程(1)具有積分因子=的充要條件為 =積分因子為=證明:設=為方程的積分因子,則(2)由(1)得 = =為方程具有形如積分因子的必要條件. 若 取=則有 即,兩邊乘以且由(2),得 即=為原方程的積分因子.同理得=所以命題得證。結論2:方程(1)具有積分因子=的充要條件為 =積分因子為=證明:設=為方程的積分因子,則,(3)由(1)得 = =為方

3、程具有形如積分因子的必要條件. 若 取=則有 即,兩邊乘以且由(3),得 即=為原方程的積分因子.從而得證.結論3:方程(1)具有積分因子=的充要條件為 =積分因子為=證明:設=為方程的積分因子,,則, (4)由(1)得 = =為方程具有形如積分因子的必要條件. 若 取=則有 即,兩邊乘以且由(2),得 即=為原方程的積分因子.同理得=所以命題得證.結論4:方程(1)具有積分因子=的充要條件為 =積分因子為=證明:設=為方程的積分因子,則,(5)由(1)得 = =為方程具有形如積分因子的必要條件. 若,取=則有 即,兩邊乘以且由(5),得 即=為原方程的積分因子.從而得證.結論5:方程(1)具

4、有積分因子=的充要條件為 =積分因子為=證明:設=為方程的積分因子,則, (6)由(1)得 = = =為方程具有形如積分因子的必要條件. 若=取=則有+=+兩邊乘以且由(6),得 即=為原方程的積分因子.從而得證.結論6: 假設(1)式中和滿足關系=,其中分別為和的連續函數,則方程(1)的積分因子為:)證明:由和存在關系得兩邊同乘以,得)=)從而=根據定義3知)為方程(1)的積分因子. 結論7:變量分離方程有積分因子.證明:用乘以變量分離方程兩端,得 這個方程是恰當方程,因此變量分離方程的積分因子為結論8:設函數+連續可微且,則方程 有積分因子證明:令,則原方程可化為 兩邊乘以,得這是一個恰當微分方程,因此原方程有積分因子得證.參考文獻王高雄, 朱思銘,周之銘,王壽松,李艷會.常微分方程(第三版)M.北京:高等教育出版社,2

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