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月日[]可降阶的微分方程

说明: 两个函数在区间 I 上线性相关与线性无关的充要条件: 备用题 解方程 备用题 解方程 备用题 解方程 1.二阶常系数齐次线性方程的标准形式 2.二阶常系数非齐次线性方程的标准形式 (p,q为常数) (p,q为常数) 通解为: 通解为: 其中 线性无关, 即 常数, 即 一、二阶常系数线性微分方程的标准形式及解的性质: 二、二阶常系数齐次线性方程的解法 将其代入上方程, 得 故有 特征方程 特征根 (p,q为常数) 则 是方程的解. 设 是方程的解 设 两个线性无关的特解: 得齐次方程的通解为 Ⅰ 有两个不相等的实根 设特征根为 如: 特征方程为 且 常数 则通解为 Ⅱ 有两个相等的实根 一特解为 得齐次方程的通解为 特征根为 如 特征方程为 将 代入原方程并化简得 知 取 则 则通解为 设另一特解为: Ⅲ 有一对共轭复根 重新组合 得齐次方程的通解为 设特征根为 如 特征方程为 则通解为 定义 由常系数齐次线性方程的特征方程的根确定其 总之 通解的表达式 特征根情况 实根 实根 复根 通解的方法称为特征方程法. 解 特征方程为 解得 故所求通解为 解 特征方程为 解得 故所求通解为 例1 求方程 的通解. 例2 求方程 的通解. 特征方程为 故所求通解为 例3 求 的通解. 解 解得 故所求特解为 解 特征方程为 解得 故所求通解为 由 得: 例5 由通解式可知特征方程的根为 故特征方程为 因此微分方程为 练习: 为某二阶常系数齐次方程的通解,则该方程 为 由通解式可知特征方程的根为 故特征方程为 因此微分方程为 解 解 特征方程: 推广: 微分方程通解中的对应项 特征方程的根 单实根r 给出一项: 一对单虚数根 给出两项: k重实根r 给出k项: 一对k重虚数根 给出2k项: 特征根为 故所求通解为 解 特征方程为 注意: n次代数方程有n个根, 且每一项各一个任意常数 对应着通解中的一项, 而特征方程的每一个根都 例6 求方程 的通解. 四、小结 二阶常系数齐次微分方程求通解的一般步骤: (1)写出相应的特征方程; 通解的表达式 特征根情况 实根 实根 复根 (2)求出特征根; (3)根据特征根的不同情况,得到相应的通解. 基本思路: 求解常系数线性齐次微分方程 求特征方程(代数方程)之根 转化 思考与练习 答案: 通解为 通解为 通解为 作业:P310 1 (3) , (6) , (10) ; 2 (2) , (3) , (4) . 预习:P311-P319 思考题: 为特解的 4 阶常系数线性齐次微分方程, 并求其通解 . 解: 根据给定的特解知特征方程有根 : 因此特征方程为 即 故所求方程为 其通解为 内容小结 可降阶微分方程的解法 —— 降阶法 令 令 逐次积分求解 1. 方程 如何代换求解 ? 答: 令 或 一般说, 用前者方便些. 均可. 但有时用后者方便 . 例如: 2. 解二阶可降阶微分方程初值问题需注意哪些问题 ? 答: (1) 一般情况 , 边解边定常数计算简便. (2) 遇到开平方时, 要根据题意确定正负号. 思考: * * 7-5 可降阶的微分方程 7-6 高阶线性微分方程 o x y A P 解 x 复习 1. 一阶线性齐次微分方程 (1)一般式 (2)通解公式 2. 一阶线性非齐次微分方程 (1)一般式 (2)通解公式 3. 伯努利方程 (1)一般式 (2)解法: 一阶微分方程 关键: 辨别方程类型 , 掌握相应的求解步骤. 高阶微分方程定义: 二阶及二阶以上的微分方程. 可降阶的高阶微分方程: 可以通过代换将它化为较低 阶的方程来解, 这种类型的方程称为可降阶的方程. 相应的解法称为降阶法. 一般形式: 特点: 解法: 可降阶的高阶微分方程 依次通过 n 次积分, 可得含 n 个任意常数的通解 . 解 所以原方程通解为 P316例1 特点: 不显含未知函数 y. 解法: 代入原方程,得 这是一阶微分方程. 解 代入原方程 积分得 对它两端积分,得 原方程通解为 解 代入原方程,得 两边积分得: P318例3 特点: 不显含自变量 x. 解法: 代入原方程,得 这是一阶微分方程. 解 P320例5 解 代入方程得 积分得 利用初始条件, 根据 积分得 故所求特解为 得 例5. 解初值问题 高阶线性微分方程解的结构 第七节 线性方程解的结构 的方程. ①式叫二阶线性齐次微分方程 ①式叫二阶线性非齐次微分方程 n 阶线性微分方程的一般形式为 时, 称为非齐次方程 ; 时, 称为齐次方程. 一、二阶线性微分方程的定义 形如: 回顾: 一阶线性方程 齐次通解Y 非齐次特解 y* 二阶线性微分方程 ①式叫二阶线性齐次微分方程 ①式叫二阶线性非齐

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