Citat:
Ursprungligen postat av Humpack
Lös följande ekvationssystem:
1)
(Partiell derivata som beror på x)
z(x)' = 2x+y
z(y)' = x+2y
Jag vill gärna räkna sådär:
z(x) = x^2 +xy+c
z(y) = y^2 +xy + c
z = x^2+2xy+y^2+d
Tror jag missat hela poängen någonstans (och boken förklarar inte sånt här tillräckligt bra)
2)
z(x)' = e^xy
z(y)' = e^xy
3)
z(x)' = ye^x
z(y)' = 1+e^x
Finns det någon generell metod för att lösa detta? Gör man samma sak då för t.ex.
u(x)' = y+3z-3
u(y)' = x+2z-2
u(z)' = 2y+3x-1
samt
dz/dx = 0 (d = partiell derivata)
Varför blir svaret z = g(y) ?

1)
Jag skriver med annan notation, innebörden är densamma
(1) dz/dx = 2x + y
(2) dz/dy = x + 2y
(1) => z = x^2 + xy + F(y) där F(y) är en funktion som bara beror av y. I envariabelfallet får vi ju en integrationskonstant när vi integrerar, till exempel § x dx = x^2/2 + C, men när vi integrerar en flervariabelfunktion får vi en integrationsfunktion. Anledningen till det är ju att om:
z = x^2 + xy + F(y) så är dz/dx = 2x + y + dF/dx, men F berodde bara på y så dF/dx = 0.
För (2) på motsvarande sätt:
(2) => z = xy + y^2 + G(x) där G(x) är en funktion som bara beror av x. Nu har vi alltså två stycken ekvationer för z:
(1) z = x^2 + xy + F(y)
(2) z = y^2 + xy + G(x)
Nu måste dessa funktioner vara samma och alltså måste:
x^2 + xy + F(y) = y^2 + xy + G(x)
<=> x^2 + F(y) = y^2 + G(x)
Och vi ser att G(x) = x^2 + C medan F(y) = y^2 + C för att det ska gälla. Så vi har:
z = x^2 + xy + y^2 + C där C är en konstant.
2)
(1) dz/dx = e^(xy)
(2) dz/dy = e^(xy)
På samma sätt som i föregående uppgift:
(1) => z = (1/y) e^(xy) + F(y)
(2) => z = (1/x) e^(xy) + G(x)
<=> (1/y) e^(xy) + F(y) = (1/x) e^(xy) + G(x)
<=> e^(xy) * (1/y - 1/x) = G(x) - F(y)
Nu innehåller HL G(x) - F(y) som inte kan bli ett uttryck som e^(xy) eftersom G(x) bara beror av x och F(y) bara beror av y. Alltså är systemet olösbart, misstänker att du skrivit fel(?)
3)
(1) dz/dx = ye^x
(2) dz/dy = 1 + e^x
(1) => z = ye^x + F(y)
(2) => z = y + ye^x + G(x)
<=> ye^x + F(y) = y + ye^x + G(x)
<=> F(y) = y + G(x)
Nu måste F(y) = y + C och G(x) = C
alltså är:
z = ye^x + y + C
Generell metod: Ja! Säg att vi har funktionen:
u = u(x1,x2,...,xn) och vi har ett ekvationssystem:
du/dx1 = ...
du/dx2 = ...
.
.
.
du/dxn = ...
Så integrera funktionerna en i taget, säg att du integrerar du/dx1 då får du ju:
u = allt som berodde på x1 + V1(x2,x3,...,xn)
u = allt som berodde på x2 + V2(x1,x3,...,xn)
.
.
.
Och förhoppningsvis kan du lösa det systemet.
dz/dx = 0 => z = g(y), eftersom om z(x,y) är en funktion och du derivarer med avseende på x så är y en konstant i det fallet, till exempel är sin(y) att betrakta som en konstanta då. Så vi vet helt enkelt att z är en funktion av y enbart då.