Тема . Дифференциальные уравнения
.04 Уравнения в полных дифференциалах
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела дифференциальные уравнения
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#60947

Решить уравнение в полных дифференциалах

2xcos2ydx + (2y − x2sin2y)dy = 0
Показать ответ и решение

Проверим сначала достаточное условие того, что левая часть нашего уравнения является полным дифференциалом некоторой функции F (x,y)  . Для этого достаточно, чтобы

        2             2
∂-(2xcos-y) = ∂-(2y-−-x-sin2y-)
     ∂y              ∂x

Итак, ∂(2xcos2y)-= − 4xsiny cosy = − 2x sin 2y
   ∂y  , ∂(2y−x2sin-2y)-= − 2x sin 2y
    ∂x  . Получили равенство ∂(2xcos2y)   ∂(2y−x2sin2y)
----∂y--- = -----∂x-----  . Следовательно, исходное уравнение - действительно в полных дифференциалах, и нам нужно найти такую функцию F (x,y )  , что dF =  2xcos2ydx + (2y − x2sin 2y)dy  .

Будем решать систему:

(
{ ∂F-= 2x cos2y
  ∂x
( ∂∂Fy-= 2y − x2sin2y

Давайте проинтегрируем второе уравнение этой системы по y  при каждом фиксированном x  . Поскольку при каждом x  константа интегрирования может быть своя, то, варьируя x  , получим, что константа интегрирования зависит от x  - т.е. является функцией от x  . Давайте константу интегрирования обозначим ψ(x)  - в зависимости от x  . Тогда будем иметь:

         ∫
                  2            2   x2cos-2y
F (x,y) =  (2y − x sin2y)dy = y  +    2    + ψ (x)

И чтобы найти неизвестную функцию ψ(x)  , подставим это равенство в первое уравнение системы:

∂F    ∂ (y2 + x2cos2y-+ ψ(x))
--- = ----------2---------- = 2x cos2 y
∂x             ∂x

          ′           2
xcos2y + ψ (x) = 2x cos y

С учётом того, что         1+cos2y
cos2 y = --y----  , будем иметь:

xcos2y + ψ′(x) = x(1+ cos2y)

Сокращаем x cos2y  , и получаем, что ψ ′(x) = x  , то есть ψ (x) = x2-+ C
        2  .

Следовательно, F(x,y) = y2 + x2cos2y-+ x2+ C
                2      2  . Таким образом, поскольку решением нашего уравнения dF = 0  является F = const  , то записываем окончательно
Ответ: y2 + x2cos2y+  x2=  C,C = const
       2      2

Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!