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Forum "Gewöhnliche Differentialgleichungen" - Exakte DGL II
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Exakte DGL II: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 19:18 Sa 07.03.2009
Autor: Martinius

Aufgabe
Show that

$yf(xy)dx+xg(xy)dy=0$

is not exact in general but becomes exact on multiplying by the integrating factor

[mm] $\bruch{1}{xyf(xy)-xyg(xy)}$. [/mm]

Hallo,

ich suche meinen Rechenfehler:

[mm] $\bruch{yf(xy)}{xyf(xy)-xyg(xy)}dx+\bruch{xg(xy)}{xyf(xy)-xyg(xy)}dy=0$ [/mm]

[mm] $\bruch{\partial M}{\partial y}=\bruch{(xyf-xyg)(f-yf_yx)-yf*(xf+xyf_y-xg-xyg_yx)}{(xyf-xyg)^2}$ [/mm]

[mm] $\bruch{\partial M}{\partial y}=\bruch{(xyf^2-xyfg+x^2y^2ff_y-x^2y^2f_yg-xyf^2-x^2y^2ff_y+xyfg+x^2y^2fg_y}{(xyf-xyg)^2}$ [/mm]

[mm] $\bruch{\partial M}{\partial y}=\bruch{x^2y^2*(fg_y-f_yg)}{(xyf-xyg)^2}$ [/mm]


[mm] $\bruch{\partial N}{\partial x}=\bruch{(xyf-xyg)(g+xyg_x)-xg*(yf+xy^2f_x-yg-xy^2g_x)}{(xyf(xy)-xyg(xy))^2}$ [/mm]

[mm] $\bruch{\partial N}{\partial x}=\bruch{xyfg-xyg^2+x^2y^2fg_x-x^2y^2gg_x-xyfg-x^2y^2f_xg+xyg^2+x^2y^2gg_x}{(xyf-xyg)^2}$ [/mm]

[mm] $\bruch{\partial N}{\partial x}=\bruch{x^2y^2(fg_x-f_xg)}{(xyf-xyg)^2}$ [/mm]


Demnach sollte [mm] $fg_y-f_yg=fg_x-f_xg$ [/mm]  sein ?

Vielen Dank fürs Nachschauen.

LG, Martinius





        
Bezug
Exakte DGL II: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 13:28 So 08.03.2009
Autor: MathePower

Hallo Martinius,

> Show that
>  
> [mm]yf(xy)dx+xg(xy)dy=0[/mm]


Hier muß man f bzw. g nach der Kettenregel ableiten.

[mm]y*f\left( \ u\left(x,y\right) \ ) dx + x*g\left( \ u\left(x,y\right) \ ) dy=0[/mm]

mit [mm]u\left(x,y\right)=xy[/mm]

Schreibe also

[mm]f_{x}=f_{u}*u_{x}=y*f_{u}[/mm]

[mm]f_{y}=f_{u}*u_{y}=x*f_{u}[/mm]

[mm]g_{x}=g_{u}*u_{x}=y*g_{u}[/mm]

[mm]g_{y}=g_{u}*u_{y}=x*g_{u}[/mm]


>  
> is not exact in general but becomes exact on multiplying by
> the integrating factor
>  
> [mm]\bruch{1}{xyf(xy)-xyg(xy)}[/mm].
>  Hallo,
>  
> ich suche meinen Rechenfehler:
>  
> [mm]\bruch{yf(xy)}{xyf(xy)-xyg(xy)}dx+\bruch{xg(xy)}{xyf(xy)-xyg(xy)}dy=0[/mm]
>  
> [mm]\bruch{\partial M}{\partial y}=\bruch{(xyf-xyg)(f-yf_yx)-yf*(xf+xyf_y-xg-xyg_yx)}{(xyf-xyg)^2}[/mm]


[mm]\bruch{\partial M}{\partial y}=\bruch{(xyf-xyg)(f\red{+}yf_{\red{u}}\red{u_{y}})-yf*(xf+xyf_{\red{u}}*\red{u_{y}}-xg-xyg_{\red{u}}\red{u_{y}})}{(xyf-xyg)^2}[/mm]

[mm]\gdw \bruch{\partial M}{\partial y}=\bruch{(xyf-xyg)(f\red{+}yf_{\red{u}}\red{x})-yf*(xf+xyf_{\red{u}}*\red{x}-xg-xyg_{\red{u}}\red{x})}{(xyf-xyg)^2}[/mm]


>  
> [mm]\bruch{\partial M}{\partial y}=\bruch{(xyf^2-xyfg+x^2y^2ff_y-x^2y^2f_yg-xyf^2-x^2y^2ff_y+xyfg+x^2y^2fg_y}{(xyf-xyg)^2}[/mm]
>  
> [mm]\bruch{\partial M}{\partial y}=\bruch{x^2y^2*(fg_y-f_yg)}{(xyf-xyg)^2}[/mm]
>  
>
> [mm]\bruch{\partial N}{\partial x}=\bruch{(xyf-xyg)(g+xyg_x)-xg*(yf+xy^2f_x-yg-xy^2g_x)}{(xyf(xy)-xyg(xy))^2}[/mm]


[mm]\bruch{\partial N}{\partial x}=\bruch{(xyf-xyg)(g+xyg_{\red{u}})-xg*(yf+xy^2f_{\red{u}}-yg-xy^2g_{\red{u}})}{(xyf(xy)-xyg(xy))^2}[/mm]


>  
> [mm]\bruch{\partial N}{\partial x}=\bruch{xyfg-xyg^2+x^2y^2fg_x-x^2y^2gg_x-xyfg-x^2y^2f_xg+xyg^2+x^2y^2gg_x}{(xyf-xyg)^2}[/mm]
>  
> [mm]\bruch{\partial N}{\partial x}=\bruch{x^2y^2(fg_x-f_xg)}{(xyf-xyg)^2}[/mm]
>  
>
> Demnach sollte [mm]fg_y-f_yg=fg_x-f_xg[/mm]  sein ?
>  
> Vielen Dank fürs Nachschauen.
>  
> LG, Martinius
>  
>
>
>  


Gruß
MathePower

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