Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




На страницу Пред.  1, 2, 3  След.
 Re: Вопрос по константе интегрирования
Аватара пользователя
dp в сообщении #1735914 писал(а):
Всем спасибо, более менее понятно, но это надо закреплять практикой.

Вот простая задача на внимательность.

Задача: найти $\int\limits_{}^{} \frac{1}{x^2}$

Выбрать правильные, корректно записанные, ответы из следующих:

1. $\int\limits_{}^{} \frac{1}{x^2}= -\frac{1}{x} + C$
2. $\int\limits_{}^{} \frac{1}{x^2}= -\frac{1+x}{x} + C$
3. $\int\limits_{}^{} \frac{1}{x^2}= -\frac{1}{x} + C= -\frac{1+x}{x} + C$

 Re: Вопрос по константе интегрирования
Аватара пользователя
Gagarin1968 в сообщении #1735915 писал(а):
Погуглите запрос "математические софизмы в интегрировании"

Спасибо за книгу и за запрос, просто по "задачи по константе интегрирования" и подобному выдает ерунду

-- добавлено через 8 минут --

EUgeneUS в сообщении #1735918 писал(а):
Выбрать правильные, корректно записанные, ответы из следующих:


Ну я бы выбрал вариант 1, так как не понимаю почему вдруг останавливаться на
$ - \frac{1+x}{x} + C $

что мешает записать

$ - \frac{1+x +x +2x +100x}{x} + C $

 Re: Вопрос по константе интегрирования
Аватара пользователя
dp в сообщении #1735920 писал(а):
что мешает записать

$ - \frac{1+x +x +2x +100x}{x} + C $


Ничего не мешает. Кроме того, что нет такого варианта в предложенных :wink:

Так что скажете про варианты 2 и 3?

 Re: Вопрос по константе интегрирования
Аватара пользователя
EUgeneUS в сообщении #1735924 писал(а):
Так что скажете про варианты 2 и 3?

Ну я говорю что на мой нематематический взгляд 2 и 3 это лишнее усложнение, да их производная тоже дает

$\frac{1}{x^2}$

но зачем писать лишнее?

 Re: Вопрос по константе интегрирования
Аватара пользователя
dp
Задача на внимательность. Поэтому будьте внимательнее, пожалуйста.

Вопрос был:
EUgeneUS в сообщении #1735918 писал(а):
Выбрать правильные, корректно записанные, ответы из следующих:


Не "самые простые", не "без лишних усложнений", а те которые верные и корректно записаны.

ОК. пункт 1 - верный и корректно записанный.
Что по пунктам 2 и 3? Они верные? Они корректно записаны?

 Re: Вопрос по константе интегрирования
Аватара пользователя
EUgeneUS в сообщении #1735929 писал(а):
Что по пунктам 2 и 3? Они верные? Они корректно записаны?


не знаю к чему придраться тогда, если только в варианте 3

$ -\frac{1}{x} +C = -\frac{1+x}{x} +C$

сократить C, то получим

$ -\frac{1}{x} = -\frac{1+x}{x}$

что неверно

 Re: Вопрос по константе интегрирования
Аватара пользователя
dp в сообщении #1735932 писал(а):
сократить C, то получим

$ -\frac{1}{x} = -\frac{1+x}{x}$

что неверно


А ещё можно сократить $ -\frac{1}{x}$, и получить $0=-1$ :mrgreen:
Так что, конечно, не верно. Запись в пункте 3 некорректная.

Но в чем подвох? И как её исправить, чтобы стало корректно?

 Re: Вопрос по константе интегрирования
Аватара пользователя
EUgeneUS в сообщении #1735933 писал(а):
Но в чем подвох? И как её исправить, чтобы стало корректно?


Сделать разные константы?
$ -\frac{1}{x} +C = -\frac{1+x}{x} +C_2$

 Re: Вопрос по константе интегрирования
Аватара пользователя
dp в сообщении #1735934 писал(а):
Сделать разные константы?

Конечно же.

Только не "сделать разные константы", а указать в записи, что тут константы - разные:
$\int\limits_{}^{} \frac{1}{x^2}= -\frac{1}{x} + C_1= -\frac{1+x}{x} + C_2$

Кроме того, желательно (но не обязательно, это и так уже будет следовать из записи) подчеркнуть, что хотя эти константы - любые числа из $\mathbb{R}$, они не являются независимыми друг от друга, например, указать:
$C_1 = C_2 - 1$.

-- добавлено через 14 минут --

dp
Второй подвох, который может произойти, связан с тем, что выражением с константой интегрирования преобразуется.

Вот типичный пример.

Решаем диффуравнение с разделяющимися переменными:

$y =\frac{d y}{d x}$
$d x = \frac{d y}{y}$
$\int\limits_{}^{} d x = \int\limits_{}^{}\frac{d y}{y}$
$x + C_1 = \ln(y) +C_2$
Вообще говоря, тут $C_1$ и $C_2$ - это разные независимые константы, поэтому их можно свести к одной константе: $C = C_2 - C_1, C \in \mathbb{R}$

$x = \ln(y) +C$, такой заменой мы ничего нужного не потеряли, и ничего лишнего не получли.

Но дальше мы хотим выразить $y=f(x)$, а потому делаем замену: $C = - \ln (\hat{C})$
$x = \ln(y) - \ln (\hat{C})$
И благополучно приходим к результату:
$x = \ln(y / \hat{C})$
$e^x = y / \hat{C}$
$y = \hat{C} e^x$
И вот тут важно не забыть, что хотя $C$ - любая константа из $\mathbb{R}$, то $\hat{C}$ отнюдь не любая константа из $\mathbb{R}$, а только положительная.
Почему только положительная Вы понимаете?

-- добавлено через 15 минут --

И второй вопрос (на внимательность)
Потеряны решения $\hat{C} < 0$.
То, что такие решения этого диффура имеются проверяются прямой подстановкой.
Где они были потеряны? :wink:

 Re: Вопрос по константе интегрирования
dp в сообщении #1735909 писал(а):
$  d(uv+C) = d(uv) + dC = d(uv) $

Но не понимаю как это относится к теме.


Все ломанулись расписывать Вам конкретный интеграл, написали кучу формул (потратив кучу времени), при этом Вы за лесом не увидели дерево. Если Вы остановились на $d(uv)$, то Вы ничего не поняли, но из-за обилия пропущенных через себя формул подумали, что поняли

 Re: Вопрос по константе интегрирования
Аватара пользователя
Мне в ЛС сделали замечания, что отсюда и ниже у меня под интегралами пропали $d x$.
С замечанием согласен, приношу извинения за неаккуратность.

 Re: Вопрос по константе интегрирования
Аватара пользователя
EUgeneUS в сообщении #1735939 писал(а):
Почему только положительная Вы понимаете?


ну потому что нет такой степени в которую надо возвести e и получить отрицательное число

EUgeneUS в сообщении #1735939 писал(а):
Где они были потеряны?


видимо правильное решение

$  y = e^{x+C} $

EUgeneUS в сообщении #1735939 писал(а):
То, что такие решения этого диффура имеются проверяются прямой подстановкой.


что-то не пойму что и куда подставлять в

$ y  = \frac{dy}{dx}$

-- добавлено через 2 минуты --

ozheredov в сообщении #1735944 писал(а):
Если Вы остановились на $d(uv)$, то Вы ничего не поняли


я могу остановиться на

$ vdu + udv $

но понимания от этого больше не становится

 Re: Вопрос по константе интегрирования
dp в сообщении #1735970 писал(а):
я могу остановиться на

$ vdu + udv $

но понимания от этого больше не становится


Понял, спасибо. Идите дальше, не останавливайтесь.

P.S. "Пиши в тематических разделах", говорили они.....

 Re: Вопрос по константе интегрирования
Аватара пользователя
dp в сообщении #1735970 писал(а):
ну потому что нет такой степени в которую надо возвести e и получить отрицательное число

Выше хотел показать, что (на данном этапе) $\hat{C}$ оказывается положительным из того, что логарифм определен только на положительном аргументе.
Но так тоже можно.
dp в сообщении #1735970 писал(а):
видимо правильное решение

$  y = e^{x+C} $

Можно продолжить дальше:
$  y = e^{x+C} = e^C \cdot e^x = \hat{C} e^x$, где $\hat{C} = e^C > 0$

dp в сообщении #1735970 писал(а):
что-то не пойму что и куда подставлять в

$ y  = \frac{dy}{dx}$


Мы же выразили $y$ как функцию $f(x)$: $y = \hat{C} e^x$, вот эту функцию и нужно подставлять:

$\hat{C} e^x = \frac{d(\hat{C} e^x)}{dx}$
$\hat{C} e^x = \hat{C} e^x$

Как видим, равенство выполняется и для $ \hat{C} < 0$, и даже для $ \hat{C} = 0$.

Решения были потеряны тут:

1.
EUgeneUS в сообщении #1735939 писал(а):
Решаем диффуравнение с разделяющимися переменными:

$y =\frac{d y}{d x}$
$d x = \frac{d y}{y}$


тут разделили на $y$, и могли потерять (и потеряли) решение $y \equiv 0$.

2.
EUgeneUS в сообщении #1735939 писал(а):
$\int\limits_{}^{} d x = \int\limits_{}^{}\frac{d y}{y}$
$x + C_1 = \ln(y) +C_2$


Тут взята только ветка с $y>0$. Правильная формула :
$\int\limits_{}^{} \frac{d y}{y}=  \ln|y| +C$

Случай $y<0$ нужно рассмотреть в отдельной ветке решения.

Если сведем все три решения (для $y>0$, $y<0$ и $y=0$) в один ответ получится:

Общим решением ОДУ $y =\frac{d y}{d x}$ является $y = \hat{C} e^x$, где $\hat{C}$ - любая константа из $\mathbb{R}$

Хотя $\hat{C}$ - любая константа из $\mathbb{R}$ и её можно назвать "константой интегрирования", например, во фразе "количество констант интегрирования в общем решении ОДУ равно порядку ОДУ". Это не совсем та константа интегрирования, которая возникает в определении неопределенного интеграла. Нам её пришлось как бы собирать из трех веток решения.

 Re: Вопрос по константе интегрирования
Аватара пользователя
EUgeneUS в сообщении #1735978 писал(а):
Мы же выразили $y$ как функцию $f(x)$: $y = \hat{C} e^x$, вот эту функцию и нужно подставлять:


Да, я видимо неточно выразился. Подставить $ y = Ce^x$ в первоначальное дифф уравнение я могу.
Я не понимал как из этой подстановки понять что решения потеряны.

Если честно, я и сейчас не понимаю. Потерю решения же можно определить смотря только на ход решения, а не на конечный результат.
$ y = Ce^x$

И по веткам, то есть есть две ветки, а не три.
первая
$  \int \frac{y}{dy} = \ln|y| +C $
тут мы учитываем y>0 и y<0

а вот по второй не пойму - как учесть y=0 ?

-- добавлено через 2 минуты --

ozheredov в сообщении #1735901 писал(а):
$d(uv+\operatorname{const} )=? $


Кто-нибудь еще понимает на что намекал сей суровый, многомудрый и немногословный муж?

 [ Сообщений: 38 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3  След.


Соглашение о конфиденциальности | Общие правила

Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group