一階線性微分方程求特解、二階常系數特解


一階線性微分方程求特解(附圖).

 

 ^let
u= (x^3+1)y
du/dx = (x^3+1) dy/dx + 3x^2. y
//
y' +3x^2.y/(x^3+1) = y^2.(x^3+1). sinx
(x^3+1)y' +3x^2.y = y^2.(x^3+1)^2. sinx
du/dx = u^2 .sinx
∫ du/u^2 = ∫ sinx dx
1/u = cosx +C
1/[(x^3+1)y] = cosx +C
y(0) =1

1= 1 +C
=> C=0
1/[(x^3+1)y] = cosx
y= 1/[cosx .(x^3+1)]

 

 

微分方程的特解怎么求

 

二次非次微分方程的一般解

一般式是這樣的ay''+by'+cy=f(x)

第一步:求特征根

令ar²+br+c=0,解得r1和r2兩個值,(這里可以是復數,例如(βi)²=-β²)

第二步:通解

1、若r1≠r2,則y=C1*e^(r1*x)+C2*e^(r2*x)

2、若r1=r2,則y=(C1+C2x)*e^(r1*x)

3、若r1,2=α±βi,則y=e^(αx)*(C1cosβx+C2sinβx)

第三步:特解

f(x)的形式是e^(λx)*P(x)型,(注:P(x)是關於x的多項式,且λ經常為0)

則y*=x^k*Q(x)*e^(λx) (注:Q(x)是和P(x)同樣形式的多項式,例如P(x)是x²+2x,則設Q(x)為ax²+bx+c,abc都是待定系數)

1、若λ不是特征根 k=0 y*=Q(x)*e^(λx)

2、若λ是單根 k=1 y*=x*Q(x)*e^(λx)

3、若λ是二重根 k=2 y*=x²*Q(x)*e^(λx)(注:二重根就是上面解出r1=r2=λ)

f(x)的形式是e^(λx)*P(x)cosβx或e^(λx)*P(x)sinβx

1、若α+βi不是特征根,y*=e^λx*Q(x)(Acosβx+Bsinβx)

2、若α+βi是特征根,y*=e^λx*x*Q(x)(Acosβx+Bsinβx)(注:AB都是待定系數)

第四步:解特解系數

把特解的y*'',y*',y*都解出來帶回原方程,對照系數解出待定系數。

最后結果就是y=通解+特解。

通解的系數C1,C2是任意常數。

拓展資料:

微分方程

微分方程指描述未知函數的導數與自變量之間的關系的方程。微分方程的解是一個符合方程的函數。而在初等數學的代數方程,其解是常數值。

高數常用微分表

唯一性

存在定一微 分程及約束條件,判斷其解是否存在。唯一性是指在上述條件下,是否只存在一個解。針對常微分方程的初值問題,皮亞諾存在性定理可判別解的存在性,柯西-利普希茨定理則可以判別解的存在性及唯一性。針對偏微分方程,柯西-克瓦列夫斯基定理可以判別解的存在性及唯一性。 皮亞諾存在性定理可以判斷常微分方程初值問題的解是否存在。


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