The necessary and sufficient condition for iintegrability is
X ⋅ c u r l X = 0 X\cdot curl X=0 X ⋅ c u r lX = 0
X = ( y 2 + y z , x z + z 2 , y 2 − x y ) X=(y^2+yz,xz+z^2,y^2-xy) X = ( y 2 + yz , x z + z 2 , y 2 − x y ) so that
∇ × X = ∣ i ⃗ j ⃗ k ⃗ ∂ ∂ x ∂ ∂ y ∂ ∂ z y 2 + y z x z + z 2 y 2 − x y ∣ \nabla\times X=\begin{vmatrix}
\vec i & \vec j & \vec k \\
{\partial\over \partial x} & {\partial\over \partial y} & {\partial\over \partial z}
\\
y^2+yz & xz+z^2 & y^2-xy
\end{vmatrix} ∇ × X = ∣ ∣ i ∂ x ∂ y 2 + yz j ∂ y ∂ x z + z 2 k ∂ z ∂ y 2 − x y ∣ ∣
= ( 2 y − x − x − 2 z ) i ⃗ + ( y + y ) j ⃗ + ( z − 2 y − z ) k ⃗ =(2y-x-x-2z)\vec i+(y+y)\vec j + (z-2y-z)\vec k = ( 2 y − x − x − 2 z ) i + ( y + y ) j + ( z − 2 y − z ) k
= ( 2 y − 2 x − 2 z ) i ⃗ + ( 2 y ) j ⃗ + ( − 2 y ) k ⃗ =(2y-2x-2z)\vec i+(2y)\vec j + (-2y)\vec k = ( 2 y − 2 x − 2 z ) i + ( 2 y ) j + ( − 2 y ) k
X ⋅ ( ∇ × X ) = 2 y 3 − 2 x y 2 − 2 y 2 z + 2 y 2 z X\cdot (\nabla\times X)=2y^3-2xy^2-2y^2z+2y^2z X ⋅ ( ∇ × X ) = 2 y 3 − 2 x y 2 − 2 y 2 z + 2 y 2 z
− 2 x y z − 2 y z 2 + 2 x y z + 2 y z 2 − 2 y 3 + 2 x y 2 = 0 -2xyz-2yz^2+2xyz+2yz^2-2y^3+2xy^2=0 − 2 x yz − 2 y z 2 + 2 x yz + 2 y z 2 − 2 y 3 + 2 x y 2 = 0 Thus the given equation is integrable.
Solve by Inspection
y ( y + z ) d x + z ( x + z ) d y + y ( y − x ) d z = 0 y(y+z)dx+z(x+z)dy+y(y-x)dz=0 y ( y + z ) d x + z ( x + z ) d y + y ( y − x ) d z = 0 Or
y ( y + z ) d x + y ( y + z ) d z − y ( y + z ) d z y(y+z)dx+y(y+z)dz-y(y+z)dz y ( y + z ) d x + y ( y + z ) d z − y ( y + z ) d z
+ z ( x + z ) d y + y ( x + z ) d y − y ( x + z ) d y +z(x+z)dy+y(x+z)dy-y(x+z)dy + z ( x + z ) d y + y ( x + z ) d y − y ( x + z ) d y
+ y ( y − x ) d z = 0 +y(y-x)dz=0 + y ( y − x ) d z = 0 Or
y ( y + z ) d ( x + z ) + ( y + z ) ( x + z ) d y y(y+z)d(x+z)+(y+z)(x+z)dy y ( y + z ) d ( x + z ) + ( y + z ) ( x + z ) d y
− y d z ( y + z − y + x ) − y ( x + z ) d y = 0 -ydz(y+z-y+x)-y(x+z)dy=0 − y d z ( y + z − y + x ) − y ( x + z ) d y = 0 Or
y ( y + z ) d ( x + z ) + ( y + z ) ( x + z ) d y − y ( x + z ) d ( y + z ) = 0 y(y+z)d(x+z)+(y+z)(x+z)dy-y(x+z)d(y+z)=0 y ( y + z ) d ( x + z ) + ( y + z ) ( x + z ) d y − y ( x + z ) d ( y + z ) = 0
d ( x + z ) x + z + d y y − d ( y + z ) y + z = 0 {d(x+z) \over x+z}+{dy\over y}-{d(y+z) \over y+z}=0 x + z d ( x + z ) + y d y − y + z d ( y + z ) = 0 The complete primitive is given as
y ( x + z ) = c ( y + z ) y(x+z)=c(y+z) y ( x + z ) = c ( y + z )
Comments