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黎卡提方程的简单解法

黎卡提方程的简单解法
黎卡提方程的简单解法

黎卡提方程的简单解法

1黎卡提方程的定义 形如:)()()(2x R y x Q y x P dx

dy ++= )(1 其中)(x P ,)(x Q ,)(x R 是某区间内的已知函数 2黎卡提方程的解法

一般情况下,没有初等解法

特殊情况下,若已知)(0x y 是方程)

(1的一个解,则用初等积分法求解. 设z y y +=0,则

dx dz dx dy dx dy +=0 所以)())(())((0200x R z y x Q z y x P dx

dz dx dy ++++=+ )()()()()(2)(02020x R z x Q y x Q z x P z y x P y x P +++++= 又因为

)()()(0200x R y x Q y x P dx dy ++= 所以[]20)()()(2z x P z x Q y x P dx

dz ++= )(2 而方程)

(2形式为伯努利方程,故可解. 3黎卡提方程的几种类型

类型一 形如:)

()()()(2x f x g y x g x f dx dy '-'= 有特解)

()(x f x g y -=,故 设z y y +=0,有

dx dz dx dy dx dy +=0,所以())()()()(200x f x g z y x g x f dx dz dx dy '-+'=+ 又因为)()()()(200x f x g y x g x f dx dy '-'=,所以20)()()()(2z x g x f z y x g x f dx dz '+'=故方程可解. 类型二 形如:)()(2x f y x f y dx

dy '+-= 有特解)(x f y =故

设z y y +=0,有dx dz dx dy dx dy +=0,所以)())(()(0200x f z y x f z y dx

dz dx dy '++-+=+

又因为

)()(0200x f y x f y dx

dy '+-=,所以z x f y z dx dz )(202-+=(故方程可解. 类型三 形如:)112Z n x

n x y y dx dy n n ∈-++=-( 有特解11--=n x

y 设z y y +=0,有dx dz dx dy dx dy +=0,所以n n x

n x z y z y dx dz dx dy 1)(10

200-++++=+- 又因为n n x n x y y dx dy 110200-++=-,所以z x

y z dx dz n )12102-++=(故方程可解. 类型四 形如:为任意常数)αααα(2x x e y e y dx dy +-= 有特解x e y α=

设z y y +=0,有

dx dz dx dy dx dy +=0,所以x x e z y e z y dx

dz dx dy ααα++-+=+)()(0200 又因为x x e y e y dx dy ααα+-=0200,所以z e z y z dx

dz x )202α-+=(故方程有解. 类型五 形如:x x y y dx dy 1ln 2+-= 有特解x y ln =

设z y y +=0,有

dx dz dx dy dx dy +=0,所以()()x

x z y z y dx dz dx dy 1ln 0200++-+=+ 又因为x x y y dx dy 1ln 0200+-=,所以x z z z y dx

dz dx dy ln 2200-+=+故方程有解. 类型六 形如:x x x y y dx dy cos sin sin 222+-+-= 有特解:x y sin =

设z y y +=0,有dx

dz dx dy dx dy +=0,所以 ()()x x x z y z y dx

dz dx dy cos sin sin 220200+-+++-=+ 又因为x x x y y dx dy cos sin sin 220200+-+-=,所以x z z z y dx

dz sin 2220+--= 故方程有解.

3例题

例1 求方程x x x e ye y e y 2212-=-+'-的解.

解:原式可化为x x x x e e ye e y y 3222-++-=',方程有特解x e y =0 令z e z y y x +=+=0,则z e y x '+=',

故原式为()()

x x x x x x e z e e z e e z e z 23222-=-+++-=' 即

dx e z dz x =-2,两边积分得c e z x +=1即c

e z x +=1 所以方程的解为c e e y x x ++=1. 例2 求方程x x x y y y 22sin cos sin 2-=-+'的解.

解:原式可化为x x x y y y 22sin cos sin 2-++-=',方程有特解x y sin 0= 令z x z y y +=+=sin 0,则z x y '+='cos

故原式为()()222

sin sin sin 2sin z x x z x z x z -=-+++-=' 两边积分得

c x z +=1,即c

x z +=1 所以方程的解为c x x y ++=1sin . 例3 求方程1222++='xy y x y x 的解. 解:原式可化为2211x y x y y ++

=',方程有特解x

y 10-= 令z x z y y +-=+=10,则z x y '+='21 故原式为x z z z x x z x z -=??

? ??+-+??? ??+-='22111 利用伯努利方程的解法可变为()111-=-'--x z z ,两边积分得()x c x z ln 1-= 即()x c x z ln 1-=,所以方程的解为()x c x x y ln 11-+-=. 例4 求方程()1422=-'y y x 的解

解:原式可化为2241x y y +

=',方程有特解x

y 210-= 令z x z y y +-=+=210,则z x y '+='221

故原式为2224121z x z x

z x z +-=-??? ??+-=' 利用伯努利方程的解法可变为()111-=-'--x z z ,两边积分得()x c x z ln 1-= 即()x c x z ln 1-=,所以方程的解为()x c x x y ln 121-+-=. 例5 求方程()222=+'y y x 的解

解:原式可化为2

22x y y +-=',方程有特解x y 10-= 令z x z y y +-=+=10,则z x

y '+='21 故原式为222211z x z x

z x z -=+??? ??+--=' 利用伯努利方程的解法可变为()1211=+'--x

z z ,两边积分得??? ??+=323111x c x z 即3231x c x z +=,所以方程的解为c x c x x x c x x y +-=++-=3332213

11. 例6 求方程()022

2=-+'xy y x 的解 解:方程有特解x y 10=

,令z x z y y +=+=10,则z x y '+-='21 故原式为0211222=???

? ??-??? ??++??? ??'+-z x x z x x 即22z x z z -=' 利用伯努利方程的解法可变为()1211=+'--x

z z ,两边积分得??? ??+=323111x c x z 即3231x c x z +=,所以方程的解为c x c x x x c x x y ++=++=3332413

11. 例7 求方程()()x y x y x y +-+-='2112的解

解:方程有特解10=y ,令z z y y +=+=10,则z y '='

故原式为()()()()()z z x x z x z x z --=++-++-='22

112111 利用伯努利方程的解法可变为()()111--=-'--x z z ,两边积分得x c e z

x +=1 即x c e z x +=1,所以方程的解为x c e y x ++=11

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