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== 一阶线性微分方程 == 方程<math>\frac{dy}{dx}+P\left ( x \right )y=Q\left ( x \right )</math>叫做一阶线性微分方程,若<math>Q\left ( x \right ) \equiv 0 </math>,则此方程称为齐次的,否则称为非齐次的。 1. 一阶齐次线性微分方程<math>\frac{dy}{dx}+P\left ( x \right )y=0</math>的通解公式 {| class="wikitable" |- !<big><math>y=Ce^{-\int P\left ( x \right )dx } </math></big> |} 2. 一阶非齐次线性微分方程<math>\frac{dy}{dx}+P\left ( x \right )y=Q\left ( x \right ) </math>的通解公式 {| class="wikitable" |- !<big><math>y=\left[\int Q\left(x\right)e^{\int P\left(x\right)dx}dx+C\right]e^{-\int P\left(x\right)dx} </math></big> |} == 二阶常系数线性微分方程 == 1.二阶常系数齐次线性微分方程的解法 形如<math>y''+py'+qy=0</math>的方程称为二阶常系数齐次线性微分方程,其特征方程为<math>r^{2} +pr+q=0</math>。 求解步骤如下: (1)用公式<math>r_{1,2} =\frac{-p\pm \sqrt{p^{2}-4q}}{2}</math>求解特征方程的两个根<math>r_{1} ,r_{2} </math>。 (2)根据特征方程的根分为三种情况: ①当<math>\sqrt{p^{2}-4q}</math>>0时,有两个不相等的实根<math>r_{1}\ne r_{2} </math>,原方程通解为 {| class="wikitable" |- !<math>y=C_{1}e^{r_{1}x}+C_{2}e^{r_{2}x} </math> |} ②当<math>\sqrt{p^{2}-4q}</math>=0时,有两个相等的实根<math>r_{1} =r_{2} </math>,原方程通解为 {| class="wikitable" |- !<math>y=\left ( C_{1} +C_{2} x \right )e ^{r_{1}x } </math> |} ③当<math>\sqrt{p^{2}-4q}</math><0时,有一对共轭复根<math>r_{1,2}=\alpha \pm \beta i</math>,原方程通解为 {| class="wikitable" |- !<math>y=e^{\alpha x} \left ( C_{1} \cos \beta +C_{2} \sin \beta \right ) </math> |} 2.二阶常系数非齐次线性微分方程的解法 形如<math>y''+py'+qy=f\left(x\right)</math>的方程称为二阶常系数齐次线性微分方程,求特解方程有如下两种情况: (1)<math>f\left ( x \right ) =P_{n} \left ( x \right ) e^{kx}</math> ①若k非特征根,令<math>y_{0}=\left(a_{0}+a_{1}x+a_{2}x^{2}+\cdots +a_{n} x^{n}\right )e^{kx}=Q\left ( x \right ) e^{x} </math> 。如:<math>y''-y'-2y=\left ( x+1 \right ) e^{x} </math>,令<math>y_{0}=\left ( ax+b \right ) e^{x} </math> ②若k是特征方程的单根,令<math>y_{0}=x\left(a_{0}+a_{1}x+a_{2}x^{2}+\cdots +a_{n} x^{n}\right )e^{kx}=xQ\left ( x \right ) e^{x} </math>。如:<math>y''-y'-2y=\left ( x+1 \right ) e^{2x} </math>,令<math>y_{0}=x\left ( ax+b \right ) e^{2x}=\left ( ax^{2}+bx \right ) e^{2x} </math> ③若k是特征方程的重根,令<math>y_{0}=x^{2}\left(a_{0}+a_{1}x+a_{2}x^{2}+\cdots +a_{n} x^{n}\right )e^{kx}=x^{2}Q\left ( x \right ) e^{x} </math>。如:<math>y''-4y'-4y=\left ( 2x-1 \right ) e^{2x} </math>,令<math>y_{0}=x^{2}\left ( ax+b \right ) e^{2x}=\left ( ax^{3}+bx^{2} \right ) e^{2x} </math> (2)<math>f\left ( x \right ) =e^{ax} \left [ P_{l}\left ( x \right ) \cos\beta x + P_{n}\left ( x\right )\sin \beta x \right ] </math>
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