二阶常系数齐次线性微分方程的求解方法?
方法:
1.二阶常系数齐次线性微分方程解法
一般形式:y”+py’+qy=0,特征方程r2+pr+q=0
特征方程r2+pr+q=0的两根为r1,r2 微分方程y”+py’+qy=0的通解
两个不相等的实根r1,r2 y=C1er1x+C2er2x
两个相等的实根r1=r2 y=(C1+C2x)er1x
一对共轭复根r1=α+iβ,r2=α-iβ y=eαx(C1cosβx+C2sinβx)
2.1.二阶常系数非齐次线性微分方程解法
一般形式: y”+py’+qy=f(x)
先求y”+py’+qy=0的通解y0(x),再求y”+py’+qy=f(x)的一个特解y*(x)
则y(x)=y0(x)+y*(x)即为微分方程y”+py’+qy=f(x)的通解
求y”+py’+qy=f(x)特解的方法:
① f(x)=Pm(x)eλx型
令y*=xkQm(x)eλx[k按λ不是特征方程的根,是特征方程的单根或特征方程的重根依次取0,1或2]再代入原方程,确定Qm(x)的m+1个系数
2.2.②f(x)=eλx[Pl(x)cosωx+Pn(x)sinωx]型
令y*=xkeλx[Qm(x)cosωx+Rm(x)sinωx][m=max﹛l,n﹜,k按λ+iω不是特征方程的根或是特征方程的单根依次取0或1]再代入原方程,分别确定Qm(x)和Rm(x)的m+1个系数
例题:
1. y"=f(x)型方程 (方程的右端不显含 y,y
y'=fv"dx=ff(x)dx+C,
y=fydx=fff(x)dx+Cx+C,即y= f(x)dxkx+Cx+C例1解方程 y"=xe*.
解 y'= xe dx=e x-e +C,
y= (xe -e*+C)=xe -e*-e +Cx+C.
2.y”=f(x,y')型方程 (方程右端不显含 y)
令y'=p(x),y”=12,代入原方程,得dp
dx=f(x,p),关于p的一阶微分方程,
设其通解为 p=9(x,C1), 又p=dy
dx=(x,C),可分离变量的一阶微分 方程,
积分得通解 y= (x,C)dx+C,
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