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典型习题:(100326)多元抽象函数偏导数恒等式证明与一阶常微分方程求解

xwmath 考研竞赛数学 2023-04-02

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习题解答

相关小结

多元抽象函数偏导数恒等式证明与一阶常微分方程求解题型的求解思路以及相关的知识点:

1.多元抽象复合函数求导数的基本步骤

(1) 确定最终函数与最终变量。

(2) 通过中间函数,或者通过引进中间函数符号,或通过序号标记中间函数复合过程函数,确定复合过程。

(3) 关键:绘制变量关系图。

(4) 链式法则:

分段用乘分叉用加

单路全导叉路偏导

从最终函数到最终变量有几条路径就有几项相加,每条路径上的分段数就是每项相乘的项数;依据这个法则,就可以直接非常准确地写出计算式。

(5) 完成计算。


【注1多元抽象复合函数的导数所具有的复合结构,与原来函数的复合结构一样。


【注2如果要求导数的函数是复合函数,或与其他函数的四则运算表达式,一般先进行四则运算,对于其中的复合函数求导时,对于需要的计算结果再单独使用复合函数求导法则进行计算,将计算得到的结果代入原来四则运算的计算公式,然后得到最终需要的结果。


2.求解一阶微分方程的基本思路

(1) 改写结构,对比标准可求解类型:适当变换微分方程描述形式,比对标准类型方程结构。常用的一阶微分方程的标准类型有:


可分离变量的微分方程

g(y)dy=f(x)dx

具有这种结构的方程可以使用分离变量法求解,

齐次方程

将原方程转换为可分离变量的微分方程求解。


一阶线性微分方程

y'+P(x)y=Q(x).

Q(x)恒等于0时,为齐次线性方程,使用可分离变量法求解;

Q(x)不恒等于0时,为非齐次线性方程,基于对应的齐次方程的通解,使用常数变易法,或者说待定函数法求解;也可以直接利用通过常数变易法得到的通解计算公式

直接得到通解。


伯努利方程:

y'+P(x)y=Q(x)yn(n0,1).

通过两端同时除以yn,令z= y1-n,将方程转换为一阶线性微分方程求解。


全微分方程:它的判定和求解方法,使用曲线积分相关的理论与方法求解。


(2) 变量替换,构建标准类型:对于不符合标准类型的方程,考虑对微分方程进行适当变换后,使用换元法将一阶微分方程

dy/dx=f(x,y)

的右边项f(x,y)的部分表达式用新的变量表示,或者其中的变量用新的变量表达式替换,将方程转换为一阶微分方程标准类型来求解。


(3) 对调因变量与自变量:将求解y函数转换为求x函数:

然后再对比标准类型;如果符合,则使用相应的思路求解;否则,在此思路上,再考虑第二种思路,通过变量替换转换为标准类型求解。

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