Интегрирование дифференциального уравнения геометрически означает нахождение кривых, у которых направление касательной в каждой точке совпадает с направлением поля. На рисунке справа изображено поле направлений, определяемое уравнениемПРИМЕР . Решить
Решение. Чтобы найти частное решение, нужно найти
и реализовать НУ. Согласно теореме
. ОЛДУ решено ранее (см. пример 11),
,
поэтому,
;
– ФСР ОЛДУ.
Найдем
методом вариации произвольных постоянных, т.е.
, где
![]()
.
Подчеркнем тот факт, что метод вариации произвольных постоянных изложен для приведенного ОЛДУ (коэффициент
перед
равен единице,
). Правило расстановки пределов. В пределах внутреннего интеграла (интеграла по первой переменной) в общем случае стоят функции второй переменной.
Систему относительно
и
удобно решать методом Крамера
,
;
поэтому
и
;
;
и
.
Окончательно получаем
;
или
(здесь слагаемое
,
– произвольная постоянная, "поглощает" слагаемое
). Видим, что
можно было угадать (подобрать) с существенно меньшими выкладками.
Совокупность функций
,
, является решением СДУ (1), если подстановка их в уравнение (1) превращает каждое уравнение в тождество на
. Очевидно, что решение СДУ должно состоять из непрерывных и соответствующее раз дифференцируемых на
функций
,
,
. Всякая СДУ, как правило, имеет бесконечное множество решений.
Например, (*)
– СДУ третьего порядка записана в общем виде; ее решение
,
.
Если СДУ в общем виде (1) может быть разрешена относительно старших производных неизвестных функций
, (2)
то полученное представление СДУ в виде (2) называется канонической формой записи СДУ. Например, СДУ (*) может быть представлена в канонической форме: