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总结一阶常微分方程奇解的求法.doc

发布:2019-01-30约2.52千字共6页下载文档
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PAGE 6 总结一阶微分方程奇解的求法 摘要:利用有关奇解的存在定理,总结出求一阶微分方程奇解的几种方法,并通过一些具体的例题说明这几种方法的应用 Using relevant theorems to develop several methods of finding singular solution of ordinary differential equation. In addition, illustrate the application of these methods through the concrete examples. 关键词:常微分方程 奇解 c-判别式 p-判别式 方法一:利用c-判别式求奇解 设一阶微分方程 = 1 \* GB3 ① 可求出方程 = 1 \* GB3 ①的通解为 = 2 \* GB3 ② 如果 = 3 \* GB3 ③ 是微分方程 = 1 \* GB3 ①的解,且对 = 3 \* GB3 ③式满足: ④ 则 = 3 \* GB3 ③是微分方程 = 1 \* GB3 ①的奇解,且是通解 = 2 \* GB3 ②的包络。 例1:方程的奇解 解:首先,本具题意求出该微分方程的通解为与 其中c为任意常数 当时, 其相应的c-判别式为 易得到: 代入原微分方程,可知不是原微分方程的解; 当时,易求出,则有 故为原微分方程的奇解 例2:试求微分方程的奇解 解:首先,根据题意求出微分方程的通解为: 其中c为任意常数 再由相应的c-判别式: 易求出: 或 当 时,代入原微分方程成立; 所以 为原微分方程的解 且有; 满足(Φ‘x )2+(Φ‘y)2≠0 易验证不是原微分方程的解 故x=c, y=0 是元微分方程的奇解。 方法二:利用p-判别法求奇解 在微分方程 = 1 \* GB3 ①中,设y′=p,则此方程的p-判别式为: = 5 \* GB3 ⑤ 消去p之后得到的函数y=(x)是微分方程 = 1 \* GB3 ①身为解, 而且设条件 成立, 则是微分方程 = 1 \* GB3 ①的奇解。 例1:求微分方程的奇解 解:令,则原微分方程可化为: 则此微分方程的p-判别式为: 消去p之后得到p-判别式曲线y=0, 易知y=0是原微分方程的解; 但 故y=0是原微分方程的奇解 方法三:利用c-判别式和p-判别式共同求奇解 若由 = 3 \* GB3 ③式和 = 5 \* GB3 ⑤式分别得到 的公共解,则可能是微分方程 = 1 \* GB3 ①的奇解;值得注意的是,此方法用于当c-判别式和p-判别式均易求出时。 例:求出微分方程 的奇解 解:令,则原微分方程可化为: 则其p-判别式为 消去p后得到 又由原微分方程得到其通解为 则其c-判别式为 消去c后得到 经验证不是微分方程的解,是原微分方程的解; 所以是原微分方程的奇解。 方法四:若易求出微分方程的参数解,且参数不易消去时求奇解的方法 设微分方程 = 1 \* GB3 ①有形如的通解,其中p为参数 则奇解可由所确定,其中为雅克比行列式, 且要满足 例:求微分方程的奇解 解:设,则原微分方程可化为 对其两边进行求导,再积分可得: 原微分方程的通解为 即: 这是 所以 经计算得: 或 当时,,易知 则有 所以是原微分方程的奇解 当时,,易知,, 故有 所以不是原微分方程的奇解 综上所述,是原微分方程的奇解。 参考文献 [1] 王佩伦,李凤庭,吕延华.常微分方程[M].1版.武汉:武汉大学出版社, 1993:108-110 [2]王高雄,周之铭,朱思铭等.常微分方程[M].3版.北京:高等教育出版社,2006:103-111 [3]丁同仁,李承治.常微分方程教程[M].1版.北京:高等教育出版社,1991:101-113 [4]曾庆健.一类常微分方程奇解的求法[J].安徽电子信息职业技术学院学报,2004,3:234-235 [5]王五生,付美玲,侯宗毅.一阶非线性常微分方程奇解的求法[J].高等数学研究,2010,13(4):65-67 致谢信 光阴似箭,岁月如梭,不知不觉
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