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¿Por qué los libros de decir "por supuesto" nunca es así de simple, ecuaciones diferenciales?

Estoy leyendo acerca de las ecuaciones diferenciales. Se dice que el primer fin de la educación a distancia puede ser escrita:

M(x,y)dx + N(x,y)dy = 0

Entonces, si hay alguna función f(x,y) tal que df/dx = M y df/dy = N, se puede escribir:

( df/dx )dx + ( df/dy ) dy = 0

Luego dice:"por supuesto, la única manera de que esta ecuación tiene es que si df/dx = 0 y df/dy = 0. Y esto implica que la función f sea de forma idéntica constante. f(x,y) =c."

Aquí está todo el fragmento:enter image description here

No veo por qué este es el caso. En primer lugar, pensé df/dy y df/dx no eran cero, sino df/dx =M y df/dy =N... además, si hay dos cosas que añadir a zero lo tanto no necesita ser cero, uno puede ser negativo en el otro positivo?

Estoy confundido, por favor ayuda.

El hecho de que se dice que "por supuesto" me está haciendo sentir bastante tonto.

Esto es de la sección sobre "El Método Exacto de Ecuaciones"

Gracias.

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YequalsX Puntos 320

La ecuación $$M(x,y) dx + N(x,y) dy = 0$$ significa lo siguiente: que $x$ $y$ están relacionados de tal manera que si queremos empezar en cualquier punto del $(x,y)$, y, a continuación, hacer un cambio infinitesimal $dx$$x$, entonces el cambio correspondiente en la $dy$ es tal que la expresión anterior es igual a cero.

Podría ser más fácil de entender si se reescribir esto como $$M\bigl(x,y(x)\bigr) + N\bigl(x,y(x)\bigr) \dfrac{dy}{dx} = 0.$$ This means that $y$ is a function of $x$, y el derivado $dy/dx$ satisface la ecuación anterior. Tiene el mismo significado que la anterior ecuación con $dx$ $dy$ separados.

Ahora supongamos que $M(x,y) = \dfrac{\partial f}{\partial x}(x,y)$ and $N(x,y) = \dfrac{\partial f}{\partial y}(x,y).$

Entonces podemos reescribir la ecuación anterior como $$\frac{\partial f}{\partial x}\bigl(x,y(x)\bigr) + \frac{\partial f}{\partial y}\bigl(x,y(x)\bigr) \frac{dy}{dx} = 0,$$ que por la regla de la cadena es lo mismo que decir que $$\frac{d f\bigl(x,y(x)\bigr)}{d x} = 0,$$ o, equivalentemente, que el $f\bigl(x,y(x)\bigr)$ es constante, como $x$ varía.

Su libro de texto frases de las cosas de manera ligeramente diferente, debido a que se está utilizando la primera versión de la ecuación diferencial: se escribe en lugar $$\frac{\partial f}{\partial x} (x,y) d x + \frac{\partial f}{\partial y}(x,y) dy = 0.$$ Ahora este es el cambio total en $f(x,y)$ al $x$ cambios $dx$ $y$ cambios $dy$.

Así que lo que esta ecuación dice es que si $x$ $y$ son relacionados de modo que el los cambios de $dx$ $dy$ están relacionadas entre sí por la ecuación original, a continuación, la cantidad de $f(x,y)$ no va a cambiar como $x$ (y, por tanto,$y$) de los cambios.

Así que no es la afirmación de que $f(x,y)$ es constante para todos los valores de $x$$y$; más bien, ese $f(x,y)$ es constante, como $x$ $y$ cambiar de acuerdo a las restricciones de la ecuación original. En resumen, $$f(x,y) =c$$ es una solución de la ecuación diferencial.

[Como lo que puedo decir, el razonamiento, tal como existe, en el texto que sigue el "por supuesto" es completamente falso; es discutir como si $dx$ $dy$ son independientes cantidades. Si estaban, es decir, si el cambio en $f(x,y)$ fueron de cero, no importa cómo se varió $x$$y$, entonces, de hecho, $f(x,y)$ sería constante para todos los valores de $x$$y$, pero entonces la ecuación diferencial no sería muy interesante, ya que los $M$ $N$ sí sería el cero de las funciones. Más bien, la d.e. afirma que el cambio en la $f(x,y)$ es cero si variamos $x$ $y$ en algunos relacionados con la forma, y la conclusión a la que uno quiere dibujar es la que más me llamó la anterior, es decir, que $f(x,y)$ es constante al $x$ $y$ variar de acuerdo a la limitación particular de la d.e.

Permítanme darles un ejemplo: podríamos tomar a $f(x,y) = xy$, sólo para elegir uno de la infinidad de diferentes funciones de $f(x,y)$ de dos variables que se podría escribir.

A continuación,$M = y$$N = x$, y la d.e. es $$ y dx + x dy = 0,$$ o, en la segunda forma en que la escribí, $$y + x \frac{dy}{dx} = 0.$$ Ahora las soluciones está dado por $x y = c$, es decir, por $$y = \frac{c}{x},$$ para una constante arbitraria $c$. (Cheque).

Tenga en cuenta que no es ciertamente verdadero que las derivadas parciales de $f$, es decir,$M$$N$, se desvanecen de forma idéntica!

Así que una (ligeramente sarcástico) respuesta a la pregunta de por qué un autor escribe que "por supuesto" es que este es matemático de la taquigrafía para la realización de una injustificada, la afirmación de que es muy posiblemente mal!]

12voto

seanyboy Puntos 3170

El libro es la pereza con esta derivación, y el "por supuesto" que se entiende como un farol para hacer que usted no pensar mucho acerca de por qué el paso siguiente es verdadero. Debe leer:

Entonces, si hay alguna función $f(x,y)$ tal que $$ \frac{\partial f}{\partial x} = M\qquad\text{y}\qquad\frac{\partial f}{\partial y} = N\text{,} $$ entonces podemos reescribir la ecuación diferencial como $$ \frac{\partial f}{\partial x}dx \,+\, \frac{\partial f}{\partial y}dy \;=\; 0. $$ A partir de la multivariable regla de la cadena, podemos reconocer el lado izquierdo de la ecuación como la diferencial total $df$ de la función de $f$. En particular, la ecuación de los estados que $df = 0$, es decir, que $f$ es idéntica constante. En otras palabras, $$ f(x,y) \;\equiv\; c. $$

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