总结一阶常微分方程奇解的求法.doc
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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
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[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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