毕业论文正文常微分方程积分因子法的求解

五邑大学本科毕业论文I摘 要微分方程是表达自然规律的一种自然的数学语言它从生产实践与科学技术中产生，而又成为现代科学技术中分析问题与解决问题的一个强有力的工具人们在探求物质世界某些规律的过程中，一般很难完全依靠实验观测认识到该规律，反而是依照某种规律存在的联系常常容易被我们捕捉到，而这种规律用数学语言表达出来，其结果往往形成一个微分方程，而一旦求出方程的解，其规律则一目了然所以我们必须能够求出它的解同时，对于恰当微分方程我们有一个通用的求解公式但是，就如大家都知道的那样，并不是所有的微分形式的一阶方程都是恰当微分方程对于这类不是恰当微分方程的一阶常微分方程该如何求出它的解呢，这就需要用到这里我们讨论的积分因子了关键词：微分方程；积分因子；恰当微分方程；一阶微分； 五邑大学本科毕业论文IIAbstractDifferential expression of natural law is a natural mathematical language. It from the production practice and science and technology generation, but modern science and technology in analyzing and solving problems in a powerful tool..Some people in the law to explore the process of the material world, the general experimental observation is difficult to completely rely on recognizing that the law, but there is a link in accordance with certain laws are often easy to catch us, and such laws expressed in mathematical language, which often results in the formation of a differential equation, and once obtained equation, the law is clearSo we must be able to find its solution.Meanwhile, for the appropriate differential equation we have a general formula to solve. However, as we all know, not all forms of first-order differential equations are appropriate differential equation.For these are not appropriate differential equation differential equation, how it obtained its solution, which we are discussing here need to use the integrating factorKeywords:Differential equation; integral factor; appropriate differential equation; first-order differential五邑大学本科毕业论文III目 录第 1 章 绪论………………………………………………………………11.1 常微分方程………………………………………………………………………11.2 恰当微分方程……………………………………………………………………1第 2 章 积分因子的存在性………………………………………………22.1 各种形式积分因子存在的充要条件……………………………………………22.2 几种常见类型的微分方程的积分因子…………………………………………5第 3 章 积分因子求法的推广……………………………………………73.1 满足条件 的积分因子求法………………………………7()PQPfxyy3.2 方程 积分因112342(3) 630m mxdyxyd子…………………………………………………………………………………………93.3 方程 积分因子……………………………111()30mmmxyxy3.4 方程 积分因子…………121(4)4450dxyd参考文献……………………………………………………………………15致谢…………………………………………………………………………16五邑大学本科毕业论文1第 1 章  绪论1.1 常微分方程数学发展的历史告诉我们,300 年来数学分析是数学的首要分支，而微分方程又是数学分析的心脏，它还是高等分析里大部分思想和理论的根源。

人所共知，常微分方程从它产生的那天起, 就是研究自然界变化规律、研究人类社会结构、生态结构和工程技术问题的强有力工具它的发展历史也是跟整个科学发展史大致同步的 常微分方程的发展史大致可分为五个阶段：第一阶段是十七世纪前半期, 即它的萌芽阶段第二阶段是十七世纪后半期到十八世纪末, 即常微分方程发展成为一个数学分支的阶段这个阶段主要是讨论各种具体类型方程的积分法, 把解表示为初等函数或初等函数的积分形式这个阶段可化为积分的方程的基本类型巳被研究明白, 如果精确解找不到就求近似解第三阶段是十九世纪上半期这个阶段数学分析的新概念（如极限、无穷小、连续函数、微分、积分等）和新方法，大大影响了微分方程理论的发展这是建立常徽分方程基础的阶段第四阶段是 19 世纪80 年代至 20 世纪 20 年代，是常微分方程定性理论蓬勃发展的阶段第五阶段是 20 世纪30 年代直至现在, 是常微分方程全面发展的阶段1.2 恰当微分方程恰当微分方程可通过积分求出它的通解,但并非所有的微分方程均为恰当微分方程如果能将一个非恰当微分方程化为恰当微分方程，则求其通解将变得简单为此本文寻求微分方程各类积分因子,化微分方程为恰当方程求解，这样给解题带来很大的方便。

五邑大学本科毕业论文2第 2 章  积分因子的存在性2.1 各种形式积分因子存在的充要条件定义 对于一阶微分方程 如果存在连续可微的函数0),(),(dyxNyxM，使得 为一恰当微分方程，即存在函数0),(yxu ,,,),(udyxuU，使得 ，则称 为方程的积分因子dUNM)(yx引理 函数 为方程 的积分因子的充要条件是),(yx 0),(,dyNduy)(积分因子的形式各异，以致积分因子存在的充要条件将形式各异下面给出不同形式的积分因子存在的充要条件结论1 方程 有只与 有关的积分因子的充要条件是0),(),(dyxNyxMx，且积分因子为 )(*dNy)(epu结论2 方程 有只与 有关的积分因子的充要条件是0),(),(dyxyxy，且积分因子为 1dyM)(epxu结论3 方程 有形如 的积分因子的充要条件是0),(),(dyxNyx )yu，且积分因子为 1fdyN)(exp(yxd证明 令 ，则 ，假设 为方程uxdyux)(y的积分因子，则由引理有充要条件 ，所以0),(),(dyNyxM dxuNM)()(，所以，duNduMxudu *)(* ，当且仅当， 时可以解出 ，dyN)(1 )()(1yxfyu五邑大学本科毕业论文3故方程 有形如 的积分因子的充要条件是0),(),(dyxNyxM)(yxu。

1fdN结论4 　方程 有形如 的积分因子的充要条件是0),(),(dyxyx )(yxu,且积分因子 证明类似结论3的证(*1fdNyM )(ep(d明结论5 　方程 有形如 的积分因子的充要条件是0),(),(dyxyx)(xyu,且积分因子 1fdNyMxNy)(epd证明　 ，则 ，假设 为方程v vuxyvudyxvu**， ),(yx的积分因子，则有充要条件 ，所以0),(),(dyxNyx dNM)()(，所以，vuxNydvuxNyuMdu *)(*，当且仅当 时,可以解出 ,故dvxyxNy)(1 )((1fdMu方程 有形如 的积分因子的充要条件是0,),(d)(xyu,且积分因子 )(*1xyfyMxy)(epxyd结论6 　方程 有形如 的积分因子的充要条件是0,dyNbau，且有积分因子 )()(*11 baba xfdyNx )()(expbabayxd证明　令 ，则 ，假设uba uyduyxduba 11**，是方程 的积分因子，则由引理有充要条件：)(bayxu 0),(),(yxNdyxM五邑大学本科毕业论文4，所以， ，从而，dxuNyM)()( duMbyNaxdyuxdNyMu )()(* 11时，可以解出 ，得方程)(()(11 fxbya u有形如 的积分因子的充要条件是0,(),dxNyx bayu，即可得积分因子 。

)()*11ba xfyM )()(expbabayxdu结论7 　方程 有形如 的积分因子的充要条件是0),(),(dyxNyx )(banymxu，且积分因子)*max11 bab nfdMnN证明类似结论3 的证明)()(epbaanymxyu结论8 　方程 有形如 的积分因子的充要条件是0,(,dN)(bayxu，且积分因子 ))(*)(1baba yxgdyMxyNx )(ep(babayxdg证明　令 ，则有 ，假设vba vuyvduvdvu baba 11** ，是方程 的积分因子，则由引理有充要条件：)(bayxu 0),(),(yxNdyx，所以，dM，所以，dvuMbxNayxdvuyMbxaxdyuxyu baa *)()()(* 111  ，当且仅当dvNbNaxdba )(*)]([11时可以解出 故方程)(()]([11 gxdyMxyba  u有形如 的积分因子的充要条件是0,),Ndx bau五邑大学本科毕业论文5，且积分因子 )()(*)(1baba yxgdNyMxyNx )(exp(babayxdgu结论9 　方程 有形如 的积分因子的充0,, )(banyhm要条件是 ，)(*)(max111 babab nyhxdxNyMxyNhxny  φ且积分因子 。

  ))(epbaa nhdnu证明　令 ，则tyxba，假设dtuyhbxndytudthdtx abaa *)(**)(m* 1111  ，是方程 的积分因子，则由引理有充要条件)(banyhu0),(,(xNyxM，所以，dxNyM()，dtuyhbxnMyhaxdyuu ab *)]()(m[)(* 1111 ，当且仅当dtNnhxnbNdt baa )(*)]((mx[ 1111 时可以解出 ,故方程1111 txNyMybaa ＝ φ u有形如 的积分因子的充要条件是0),(),(dxx )(banyhmu，且积分因)((*)(ma111 babab nyhxmdxNMxyhnyN  φ子   ))(exp baa nyhdnxu2。