Интегрирующий множитель
Пусть не является УПД
Опр. Если существует дифференцируемая функция для становится УПД,
называется интегрирующий множителем уравнения (*)
Каким условием должна удовлетворять
В одной области
или
, т.е.
должна удовлетворять уравнению в частных производных
. В общем случае это уравнение решить еще труднее чем исходное (*). Известно, что при непрерывном дифференцировании
не обращ в ноль одновременно, инт. множитель уравнения (*) существует.
Их существует много(инт. множество), а для того, чтобы решить уравнение, достаточно одной такой функции. Покажем, при каких условиях уравнение (*) имеет интегрирующий множитель специального вида, например
. Обозначение:
. Тогда
подставим в (**), получим :
(***) ОДУ
Рассмотрим некоторые частные случаи, когда интегрирующий множитель легко находится.
Пусть не зависит от y, т.е.
. Тогда инт. мн-ль находится из ур-я:
Пусть не зависит от x, т.е.
. Тогда инт. мн-ль находится из ур-я:
Пусть P(x,y) и Q(x,y) – однор. ф-ии порядка . Введем
, где
Вопрос 6.
Уравнения 1-го порядка, не разрешенные относительно производной
Пусть определена в
. Рассмотрим уравнение
.
Пусть уравнение имеет хотя бы одно решение
, т.е.
Теор. (ТСЕ решения ЗК для уравнения 1-го порядка не разрешённого относительно производной)
Рассмотрим ЗК
1)
2)
3) тогда в некоторой
, причем дополнительно выполнено условие
Док-во: Из условий 1-3 получаем, что уравнение задает в некоторой окрестности точки
(по ТСЕ неявной функции)
ЗК приобретает вид
, причем
непрерывна и
непрерывна в окрестности точки
выполняется условие ТСЕ решения ЗК для уравнения 1-го порядка, разрешенного относительно производной
решение ЗК (3), которое является и единственным решением ЗК (1), (2) удовлетворяющее дополнительному условию
Замеч. Дополнительная информация о решении необходима для того, чтобы из множества интегральных кривых, проходящий через
выбрать кривую единственную проходящую по направлению
может иметь несколько решений
Рисунок для случая, когда имеется
. Каждая из ЗК
имеет единственное решение
Замеч. Нарушение решение ЗК, проходящего по заданному направлению чаще всего связанно с нарушением 3 свойства ТСЕ, т.е. если
. В этом случае ЗК может не иметь решения, а может и иметь, причем возможно неединственное, проходящее по этому направлению
Маленькое дополнение
Допустим, имеется уравнение Покажем, что в случае когда уравнение
имеет по крайней мере один действительный корень, общий интеграл (5) будет
(6)
Док-во: Пусть , тогда
задает решение
Рассмотрим выражение . Покажем, что оно неявно задает
является решением (5) , т.е. обратим его тождество при подстановке. По теореме о неявной функции, задается уравнение (6)
Вопрос 7.