降階法求解偏微分方程

求解給定的四個偏微分方程,采用降階法,令 v = u x v = u_x v=ux?,從而將原方程轉化為關于 v v v 的一階方程。

  1. 方程 u x y = 0 u_{xy} = 0 uxy?=0

    v = u x v = u_x v=ux?,則方程變為 v y = 0 v_y = 0 vy?=0。解得 v = C 1 ( x ) v = C_1(x) v=C1?(x),即 u x = C 1 ( x ) u_x = C_1(x) ux?=C1?(x)。對 x x x 積分得到:
    u ( x , y ) = ∫ C 1 ( x ) ? d x + C 2 ( y ) = f ( x ) + g ( y ) u(x, y) = \int C_1(x) \, dx + C_2(y) = f(x) + g(y) u(x,y)=C1?(x)dx+C2?(y)=f(x)+g(y)
    其中 f f f g g g 分別是關于 x x x y y y 的任意可微函數。

    通解為:
    u ( x , y ) = f

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