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✍内容

当微分方程 P(x,y)dx+Q(x,y)dy=0 是恰当微分方程时,即有 Py=Qx,这个时候对于方程的解 u(x,y),有 uy=P,ux=Q,于是积分得到 u=P(x,y)dy+ϕ(x),带回 ux=Q 解得 ϕ(x),就有了方程的解. 但是有时候微分方程不是恰当微分方程,即 PyQx0,这时候要引入积分因子 μ=μ(x,y),凑出恰当微分方程 μPdx+μQdy=0. 即有 μPy=μQx,即 QμxPμy=(PyQx)μ. 我们希望 μ 只与一个变量有关,这样便于计算出 μ,以 x 为例,μ 只与 x 有关的充要条件是 PyQxQ=ψ(x),于是解出 μ=eψ(x)dx. 同理,μ 只与 y 有关的充要条件为 PyQxP=ϕ(y),解得 μ=eϕ(y)dy.

积分因子不唯一,在 μ=μ(x,y) 的情况下很难求解,不过也有一些特殊情况如下:

对于齐次微分方程 P(x,y)dx+Q(x,y)dy=0,若 xP+yQ0,则有积分因子 μ=1xP+yQ.

形如 dydx=f(yx) 的一阶微分方程称为齐次微分方程,如 dy=x2+y2xydx.