微分方程論文

1、常微分方程的積分因子每一個微分方程轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化成恰當方程是求解微分方程的重要步驟，轉(zhuǎn)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。積分因子的定義：若對于一階微分方程 其中，在矩形域內(nèi)是的連續(xù)函數(shù)，且有連續(xù)的一階偏導數(shù)若存在連續(xù)可微的函數(shù)，使得，為一恰當方程，即存在函數(shù)，使則稱為方程的積分因子通過計算可得，函數(shù)為積分因子的充要條件為：，即 1.1、定義1 若方程 (1)的左端恰好是某個二元函數(shù)的全微分，則

2、稱(1)式為恰當微分方程.1.2、定義2 如果存在連續(xù)可微的函數(shù)=，使得 + =0 為一恰當微分方程，即存在函數(shù) ，使，則稱為方程(1)的積分因子.1.3 、定義3 函數(shù)為(1)的積分因子的充要條件是=，即是2.1 結(jié)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=命題得證。結(jié)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 =為方程具有形如積分因子的必要條件. 若 取

3、=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(jié)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(jié)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(jié)論5：假設（1）式中和滿足關系=，其中分別為和的連續(xù)函數(shù)，則方程

4、（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(jù)定義3知）為方程（1）的積分因子.結(jié)論6：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(jié)論7：設函數(shù)+連續(xù)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.例題例1求的積分因子解 因為，且，則，于是積分因子為例2 求的積分因子解 因為，且，于是積分因子為例3求方程的積分因子解 因為， ，且，只與有關，于是有積分因子參考文獻王高雄, 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，2006