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
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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:
令
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).
当Q(x)恒等于0时,为齐次线性方程,使用可分离变量法求解;
当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(n≠0,1).
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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