П р и м е р 3. Решить уравнение:
. (3.21)
Р
е ш е н и е. Умножив обе части уравнения на множитель ,
получим:
.
Полагая , получаем
и
, или
.
Интегрируя последнее уравнение по формуле (3.14) получаем общий интеграл:
,
или
. (3.22)
П р и м е р 4. Решить уравнение:
.
Р
е ш е н и е. 1-й способ:
;
;
:
;
;
;
.
:
;
;
;
;
-
общее решение.
2-й способ: делим на
.
Пусть ,
тогда
;
;
;
.
3. Уравнение вида
(3.23)
переходом к обратной функции можно свести к уравнению вида (3.16):
,
а потом заменой свести его к линейному относительно
функции
:
.
Проинтегрировав его и сделав обратную замену получим общий интеграл уравнения (9).
П р и м е р 5. Решить уравнение:
.
Р е ш е н и е.
;
.
Замена и уравнение запишется
.
Интегрируя, получаем:
Или:
;
;
;
.
4. В некоторых случаях к линейным можно свести уравнения при дополнительном условии, что известно одно или несколько его частных решений. К таким уравнениям принадлежит, например, уравнение Риккати:
, (3.24)
где ,
,
-
заданные непрерывные функции.
Действительно,
пусть известно одно частное решение уравнения (3.24), т.
е.:
.
Введём замену:
, (3.25)
где .
Подставив (3.25) в (3.24), получим:
или
или
, (3.26)
где .
Содержимое второй скобки равно
, так как
является решением уравнения (3.24).
Уравнение (3.26) является уравнением Бернулли при
.
Заменой
уравнение (3.26) сводится к решению
линейного уравнения:
.
Интегрируя последнее уравнение, получаем:
.
Отсюда находим , а согласно (3.25) и решение уравнения
Риккати:
, (3.27)
где .
В ы в о д. Если известно одно частное решение уравнение Риккати, то оно интегрируется при помощи двух квадратур.
П р и м е р 6. Проинтегрировать уравнение Риккати:
,
если известно частное решение .
Р
е ш е н и е. Запишем уравнение в стандартном виде, разделив на :
.
Тогда замена и уравнение запишется:
,
или преобразовав
,
или - это
уравнение с разделяющимися переменными:
;
;
;
.
Так как , то
-
общее решение.
5. Уравнение вида:
, (3.28)
где ,
являются однородными функциями измерения
, а
-
однородная функция измерения
. Это уравнение иногда
называют уравнением Миндинга - Дарбу (если
, то
уравнение будет однородным 1-го порядка). Покажем, что уравнение Дарбу (3.28)
приводится к уравнению Бернулли.
Так
как функции ,
и
однородные, делаем замену
,
,
, причём,
будем
считать независимой переменной. Получаем:
,
или, разделив на
;
.
Разделив на , получаем
.
(3.29)
Уравнение (3.29) является уравнением Бернулли (3.19)
(при - линейное уравнение) методы решения
которого рассмотрены выше.
П р и м е р 7. Решить уравнение:
.
Р е ш е н и е. Это уравнение Дарбу, так как ,
. Замена
,
,
тогда:
;
или
,
разделив на ,
получим:
-
уравнение Бернулли.
Интегрируя его, получаем:
.
Возвращаясь
к переменной (
),
получим:
,
или -
общий интеграл уравнения Дарбу.
Тема: УРАВНЕНИЯ В ПОЛНЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛАХ. ИНТЕГРИРУЮЩИЙ МНОЖИТЕЛЬ И ЕГО НАХОЖДЕНИЕ.
4.1 Интегрирование уравнений в полных дифференциалах
4.2 Метод интегрирующего множителя
Уравнение:
,
(4.1)
левая часть которого является
дифференциалом некоторой функции , называют уравнением
в полных дифференциалах, т. е.
. (4.2)
Например, является уравнением в
полных дифференциалах, так как его можно представить в виде
.
Таким образом, задача интегрирования уравнения в
полных дифференциалах – это известная задача о восстановлении функции по её полному дифференциалу. При
интегрировании таких уравнений возникают два вопроса: как практически
установить, что уравнение (4.1) является уравнением в полных дифференциалах?
Как проинтегрировать это уравнение? Ответы даёт следующая теорема.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.