题目
8.验证下列 P(x,y)dx+Q(x,y)dy 在整个xOy平面内是某一函数u(x,y)的全微分,并-|||-求这样的一个u(x,y):-|||-(2) +(x)^2dy;

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查全微分的判定条件及全微分函数的求解方法。
解题思路:
- 验证全微分存在性:根据全微分存在的条件,即 $\frac{\partial P}{\partial y} = \frac{\partial Q}{\partial x}$,判断给定微分形式是否为某一函数的全微分。
- 求解全微分函数:通过两次积分(先对$x$积分,再对$y$积分,或反之)确定函数$u(x,y)$,并消去积分常数。
验证全微分存在性
给定微分形式为 $2xy \, dx + x^2 \, dy$,其中 $P = 2xy$,$Q = x^2$。
- 计算偏导数:
- $\frac{\partial P}{\partial y} = \frac{\partial}{\partial y}(2xy) = 2x$
- $\frac{\partial Q}{\partial x} = \frac{\partial}{\partial x}(x^2) = 2x$
- 比较偏导数:
$\frac{\partial P}{\partial y} = \frac{\partial Q}{\partial x} = 2x$,满足全微分存在性条件,因此该微分形式是某一函数$u(x,y)$的全微分。
求解全微分函数$u(x,y)$
方法:从原点$(0,0)$出发沿坐标轴积分。
- 沿$x$轴积分:
固定$y=0$,积分$P$对$x$:
$\int_{0}^{x} 2t \cdot 0 \, dt = 0$ - 沿$y$轴积分:
固定$x$,积分$Q$对$y$:
$\int_{0}^{y} x^2 \, dy = x^2 y$ - 合并结果:
两次积分结果相加,得 $u(x,y) = x^2 y$。