Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Учебник 1 курс 2 семестр.pdf
Скачиваний:
100
Добавлен:
16.12.2013
Размер:
1 Мб
Скачать
☆

 

 

 

 

 

dx

 

=

 

dy

 

=

dz

= d (x + y + z) .

 

 

 

 

 

 

x + z

 

y + z

x + y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2(x + y + z)

 

Далее выберем k1 = −k2 =1, k3 = 0 , тогда

 

 

 

 

 

dx

=

dy

 

=

 

dz

 

=

 

 

 

 

1dx −1dy +0dz

= d (x − y) .

 

x + z

y + z

x + y

 

1(x + z) −1( y + z) +0(x + y)

 

 

 

 

 

x − y

Сравнивая правые части полученных двух равенств, приходим к интегрируемому уравнению:

d (x + y + z) = d (x − y)

. Получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2(x + y + z)

x − y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ln

 

x + y + z

 

= ln

 

x − y

 

+C x + y + z = C (x − y)2 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

=

x + y + z

. Зная первый интеграл, выразим z :

следовательно,

один первый интеграл найден:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

(x − y)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z = C (x − y)2 − x − y и подставим его в первое уравнение системы

 

dx

=

dy

.

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x + z

y + z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Получим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(C (x − y)2 − x)dx = (C (x − y)2 − y)dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y2

− x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

(x − y)2 d (x − y) + d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x − y)3

 

 

y2

 

− x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

+

 

 

 

 

 

 

= C

2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

3

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Далее, обратно заменяя первый интеграл C

=

x + y + z

, окончательно записываем еще один не-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

(x − y)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зависимый первый интеграл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y2

− x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C2 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+(x + y + z)(x − y) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общее решение принимает неявный вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x + y + z

 

 

y

2 − x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

+

(x − y)(x + y + z)

= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x − y)

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопросы и упражнения для самостоятельной работы

1.Дайте определение первого интеграла. От чего зависит общее количество независимых первых интегралов уравнения (1)?

2.В каком случае сама неизвестная функция, входящая в уравнение (1), будет являться одним из первых интегралов? Приведите пример.

3.Для некоторого дифференциального уравнения вида (1) относительно функции u(x, y, z) из-

вестны два независимых первых интеграла ϕ1(x, y, z, u) и ϕ2 (x, y, z, u) . Достаточно ли этого, чтобы записать общее решение данного уравнения?

4.Найти общее решение и указать какое-либо частное решение уравнения

а) y2 zx = x2 z y ;

б) ex zx + y3z y = yex ;

в) 2 y4 zx − xyz y = x 1 + z2 ;

г) xux + yuy + zuz = 0 .

5.Найти общее решение уравнения

1 ∂z

+ xz

∂z

= xe y .

 

 

 

 

2z ∂x

∂y

 

 

6*. Найти общее решение уравнения

( y + z)ux +(x + z)uy +(x + y)uz = u .