全微分方程是常微分方程的一種,它在物理學和工程學中廣泛使用。
給定R2的一個單連通的開子集D和兩個在D內連續的函數I和J,那麼以下形式的一階常微分方程

稱為全微分方程,當且僅當存在一個連續可微的函數F,稱為勢函數,使得

以及

「全微分方程」的命名指的是函數的全導數。對於函數
,全導數為:

函數

是以下全微分方程的勢函數。

在物理學的應用中,I和J通常不僅是連續的,也是連續可微的。施瓦茨定理(也稱為克萊羅定理)提供了勢函數存在的一個必要條件。對於定義在單連通集合上的微分方程,這個條件也是充分的,我們便得出以下的定理:
給定以下形式的微分方程:

其中I和J在R2的單連通開子集D上是連續可微的,那麼勢函數F存在,當且僅當下式成立:

給定一個定義在R2的單連通開子集D上的全微分方程,其勢函數為F,那麼D內的可微函數f是微分方程的解,當且僅當存在實數c,使得

對於初值問題

我們可以用以下公式來尋找一個勢函數:

解方程

其中c是實數,我們便可以構造出所有的解。
- Boyce, W. E. and DiPrima, R. C. Elementary Differential Equations and Boundary Value Problems, 4th ed. New York: Wiley, 1986.
- Ross, C. C. §3.3 in Differential Equations. New York: Springer-Verlag, 2004.
- Zwillinger, D. Ch. 62 in Handbook of Differential Equations. San Diego, CA: Academic Press, 1997.