то есть получим уравнение первого порядка, в которое явным образом не входит аргумент x. Рассмотрим несколько возможных вариантов уравнения (7.27).
1)
Пусть (7.27) можно легко разрешить
относительно , т.е.
,
(7.28)
. (7.29)
а) если уравнение (7.29)
можно разрешить относительно z, то из (7.29) следует и,
учитывая замену
, получаем:
и
т.д.
б) если (7.29) нельзя
разрешить относительно z, то рассматривая z как параметр,
получаем ():
Т.к.: , из (7.28) следует
. Аналогично:
и
т.д.
2)
Пусть (7.27) можно разрешить
относительно z, т.е. , тогда, вводя параметр
, получаем:
.
(7.30)
а) если из равенства (7.30)
можно найти р, то т.к.
.
Т.к.
, то:
и
т.д.
б) если равенство (7.30) нельзя разрешить относительно р, тогда находим:
и
т.д.
Окончательно получаем зависимость:
,
которая вместе с дает общее решение уравнения (7.26) в
параметрической форме.
3) Если уравнение (7.26) нельзя разрешить относительно того или другого аргументов, но имеется возможность его параметризировать, т.е. заменить:
.
(7.31)
Тогда:
.
Откуда:
.
(7.32)
Далее, последовательно интегрируя, находим:
,
и т.д.
Снова получаем y, выраженный через параметр t, который вместе с (7.32) дает общее решение уравнения (7.26) в параметрической форме.
III. Уравнение вида:
.
(7.33)
Замена приводит (7.33) к уравнению второго
порядка:
.
(7.34)
1)
Положим, что уравнение (7.34)
можно разрешить относительно :
.
(7.35)
Умножив обе части последнего
равенства на , получим:
или
,
откуда:
.
Значит:
.
(7.36)
После вычисления интеграла возможны следующие случаи:
а) уравнение (7.36) можно
разрешить относительно z, т.е. . Или по определению
производной
и т.д.
б) если (7.36) нельзя разрешить относительно z, тогда:
.
Интегрируя, находим:
и
т.д.
Интеграл уравнения будет в параметрической форме.
2)
Если (7.34) нельзя разрешить
относительно , но это уравнение имеет параметрическое
изображение:
,
тогда
,
.
Тогда:
,
т.е. задача свелась к интегрированию уравнения вида (7.26) (случай 3).
П р и м е р 4. Решить
уравнение .
Р е ш е н и е. Умножаем на :
.
,
,
т.е.
.
Понизить порядок уравнения
(7.37)
можно в случаях, если: 1) уравнение явно не содержит искомой функции y; 2) уравнение не содержит явно независимой переменной x; 3) уравнение однородное относительно искомой функции и ее производных; 4) уравнение однородное относительно переменных и их дифференциалов; 5) левая часть уравнения есть полная производная по x какого-то дифференциального выражения (n-1)-го порядка и т.д. Рассмотрим некоторые из этих случаев.
1) Уравнение вида
,
(7.38)
которое не содержит . Положив в (7.38)
,
будем иметь
.
(7.39)
Порядок уравнения понизился на k единиц, и, если бы мы сумели найти общий интеграл уравнения (7.39), то имели бы:
(7.40)
или:
,
(7.41)
т.е. интегрируемый тип, рассмотренный в предыдущем параграфе. Зависимость (7.41) называют промежуточным интегралом уравнения (7.37).
П р и м е р. Решить уравнение
.
Р е ш е н и е. Это уравнение
вида (7.38). Понижающая замена . Тогда уравнение
запишем
. Это уравнение с разделяющимися
переменными:
;
-
общее решение исходного уравнения,
где -
произвольные постоянные.
2) Уравнение (7.37) не содержит явно x, т.е. уравнение вида:
.
(7.42)
Замена:
` и
т.д.
Подставив эти выражения последовательных производных в (7.42), получим уравнение (n-1)-го порядка:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.