The condition of integrability:
P ( ∂ Q ∂ z − ∂ R ∂ y ) + Q ( ∂ R ∂ x − ∂ P ∂ z ) + R ( ∂ P ∂ y − ∂ Q ∂ x ) = 0 P(\frac{\partial Q}{\partial z}-\frac{\partial R}{\partial y})+Q(\frac{\partial R}{\partial x}-\frac{\partial P}{\partial z})+R(\frac{\partial P}{\partial y}-\frac{\partial Q}{\partial x})=0 P ( ∂ z ∂ Q − ∂ y ∂ R ) + Q ( ∂ x ∂ R − ∂ z ∂ P ) + R ( ∂ y ∂ P − ∂ x ∂ Q ) = 0
( y x 2 z 2 − y 2 z 3 ) ( x 2 y 2 − 2 z x 3 − 2 y x z 2 + 3 y 2 x 2 ) + ( z x 2 y 2 − z 2 x 3 ) ( y 2 z 2 − 2 x y 3 − (yx^2z^2-y^2z^3)(x^2y^2-2zx^3-2yxz^2+3y^2x^2)+(zx^2y^2-z^2x^3)(y^2z^2-2xy^3- ( y x 2 z 2 − y 2 z 3 ) ( x 2 y 2 − 2 z x 3 − 2 y x z 2 + 3 y 2 x 2 ) + ( z x 2 y 2 − z 2 x 3 ) ( y 2 z 2 − 2 x y 3 −
− 2 z y x 2 + 3 z 2 y 2 ) + ( x y 2 z 2 − x 2 y 3 ) ( x 2 z 2 − 2 y z 3 − 2 x z y 2 + 3 x 2 z 2 ) = -2zyx^2+3z^2y^2)+(xy^2z^2-x^2y^3)(x^2z^2-2yz^3-2xzy^2+3x^2z^2)= − 2 zy x 2 + 3 z 2 y 2 ) + ( x y 2 z 2 − x 2 y 3 ) ( x 2 z 2 − 2 y z 3 − 2 x z y 2 + 3 x 2 z 2 ) =
= y 3 x 4 z 2 − 2 y x 5 z 3 − 2 y 2 x 3 z 4 + 3 y 3 x 4 z 2 − x 2 y 4 z 3 + 2 x 3 y 2 z 4 + 2 x y 3 z 5 − 3 x 2 y 4 z 3 + =y^3x^4z^2-2yx^5z^3-2y^2x^3z^4+3y^3x^4z^2-x^2y^4z^3+2x^3y^2z^4+2xy^3z^5-3x^2y^4z^3+ = y 3 x 4 z 2 − 2 y x 5 z 3 − 2 y 2 x 3 z 4 + 3 y 3 x 4 z 2 − x 2 y 4 z 3 + 2 x 3 y 2 z 4 + 2 x y 3 z 5 − 3 x 2 y 4 z 3 +
+ x 2 y 4 z 3 − 2 x 3 y 5 z − 2 x 4 y 3 z 2 + 3 x 2 y 4 z 3 − x 3 y 2 z 4 + 2 x 4 y 3 z 2 + 2 x 5 y z 3 − 3 x 3 y 2 z 4 + +x^2y^4z^3-2x^3y^5z-2x^4y^3z^2+3x^2y^4z^3-x^3y^2z^4+2x^4y^3z^2+2x^5yz^3-3x^3y^2z^4+ + x 2 y 4 z 3 − 2 x 3 y 5 z − 2 x 4 y 3 z 2 + 3 x 2 y 4 z 3 − x 3 y 2 z 4 + 2 x 4 y 3 z 2 + 2 x 5 y z 3 − 3 x 3 y 2 z 4 +
+ x 3 y 2 z 4 − 2 x y 3 z 5 − 2 x 2 y 4 z 3 + 3 x 3 y 2 z 4 − x 4 y 3 z 2 + 2 x 2 y 4 z 3 + 2 x 3 y 5 z − 3 x 4 y 3 z 2 = +x^3y^2z^4-2xy^3z^5-2x^2y^4z^3+3x^3y^2z^4-x^4y^3z^2+2x^2y^4z^3+2x^3y^5z-3x^4y^3z^2= + x 3 y 2 z 4 − 2 x y 3 z 5 − 2 x 2 y 4 z 3 + 3 x 3 y 2 z 4 − x 4 y 3 z 2 + 2 x 2 y 4 z 3 + 2 x 3 y 5 z − 3 x 4 y 3 z 2 =
= 0 =0 = 0
The equation is integrable.
The equation is homogeneous.
D = P x + Q y + R z = x y z 2 ( x 2 − y z ) + y z x 2 ( y 2 − z x ) + z x y 2 ( z 2 − x y ) = D=Px+Qy+Rz=xyz^2(x^2-yz)+yzx^2(y^2-zx)+zxy^2(z^2-xy)= D = P x + Q y + R z = x y z 2 ( x 2 − yz ) + yz x 2 ( y 2 − z x ) + z x y 2 ( z 2 − x y ) =
= x 3 y z 2 − x y 2 z 3 + x 2 y 3 z − x 3 y z 2 + x y 2 z 3 − x 2 y 3 z = 0 =x^3yz^2-xy^2z^3+x^2y^3z-x^3yz^2+xy^2z^3-x^2y^3z=0 = x 3 y z 2 − x y 2 z 3 + x 2 y 3 z − x 3 y z 2 + x y 2 z 3 − x 2 y 3 z = 0
Let
x = u z , y = v z x=uz,y=vz x = u z , y = v z
d x = u d z + z d u , d y = v d z + z d v dx=udz+zdu,dy=vdz+zdv d x = u d z + z d u , d y = v d z + z d v
Then:
v z 3 ( u 2 z 2 − v z 2 ) ( u d z + z d u ) + z 3 u 2 ( v 2 z 2 − z 2 u ) ( v d z + z d v ) + vz^3(u^2z^2-vz^2)(udz+zdu)+z^3u^2 (v^2z^2-z^2u)(vdz+zdv)+ v z 3 ( u 2 z 2 − v z 2 ) ( u d z + z d u ) + z 3 u 2 ( v 2 z 2 − z 2 u ) ( v d z + z d v ) +
+ u v 2 z 3 ( z 2 − u v z 2 ) d z = 0 +uv^2z^3(z^2-uvz^2)dz=0 + u v 2 z 3 ( z 2 − uv z 2 ) d z = 0
( v u 3 − v 2 u ) d z + ( v u 2 z − v 2 z ) d u + ( v 3 u 2 − v u 3 ) d z + ( z v 2 u 2 − z u 3 ) d v + (vu^3-v^2u)dz+(vu^2z-v^2z)du+(v^3u^2-vu^3)dz+(zv^2u^2-zu^3)dv+ ( v u 3 − v 2 u ) d z + ( v u 2 z − v 2 z ) d u + ( v 3 u 2 − v u 3 ) d z + ( z v 2 u 2 − z u 3 ) d v +
+ ( u v 2 − u 2 v 3 ) d z = 0 +(uv^2-u^2v^3)dz=0 + ( u v 2 − u 2 v 3 ) d z = 0
v z ( u 2 − v ) d u + u 2 z ( v 2 − u ) d v = 0 vz(u^2-v)du+u^2z(v^2-u)dv=0 v z ( u 2 − v ) d u + u 2 z ( v 2 − u ) d v = 0
v ( u 2 − v ) d u + u 2 ( v 2 − u ) d v = 0 v(u^2-v)du+u^2(v^2-u)dv=0 v ( u 2 − v ) d u + u 2 ( v 2 − u ) d v = 0
d v d u = v ( u 2 − v ) u 2 ( u − v 2 ) \frac{dv}{du}=\frac{v(u^2-v)}{u^2(u-v^2)} d u d v = u 2 ( u − v 2 ) v ( u 2 − v )
v = ( c + 1 ) 2 − 4 u 3 + c u + 1 2 u v=\frac{\sqrt{(c+1)^2-4u^3}+cu+1}{2u} v = 2 u ( c + 1 ) 2 − 4 u 3 + c u + 1
y z = z ( ( c + 1 ) 2 − 4 ( x / z ) 3 + ( c x / z ) + 1 ) 2 x \frac{y}{z}=\frac{z(\sqrt{(c+1)^2-4(x/z)^3}+(cx/z)+1)}{2x} z y = 2 x z ( ( c + 1 ) 2 − 4 ( x / z ) 3 + ( c x / z ) + 1 )
Comments