二階常係數線性微分方程求解,二階常係數非齊次線性微分方程特解怎麼設?

2021-03-19 18:19:51 字數 5585 閱讀 5271

1樓:cry_天空

微分算方法應用於尋求非齊次微分方程的特解,相應的齊次微分方程的由特徵方程的一般解(第二階或二階可被轉化成)和變數方法(一階的分離,則非齊次方程求解常數相對簡單的常見變體)來解決。

2.公式轉換:使......將改寫微分方程形式,即特定的解決方案。

這樣的結果:常係數

微分方程,直接以重寫指數d的推導中,常係數不變,就可以了。

常微分方程(我只知道尤拉方程),做第一次轉型,那麼:

,, 可以帶入公式。

3.f(d)屬性:

(1)d表示差分,1次/ d,說點;

(2)f(d)克(x)的表達的差動運算的克(x)的是相應的f(d)中,[1 / f(d)〕克(x)的還表示表示克(x)是對應的差分運算,1 / f(d),其中1 / f(d)的通過分數多項式除法虛假書面形式;

(3),,,;

(4)根據(3),使得所述分子式成零也就是說在此時,當k是方程的特徵根,為了使特殊溶液和線性無關的通用的解決方案,只要如果分子也為零直到該分子不為零。

二階常係數非齊次線性微分方程特解怎麼設?

2樓:demon陌

較常用的幾個:

1、ay''+by'+cy=e^mx

特解    y=c(x)e^mx

2、ay''+by'+cy=a sinx + bcosx

特解    y=msinx+nsinx

3、ay''+by'+cy= mx+n

特解    y=ax

二階常係數線性微分方程是形如y''+py'+qy=f(x)的微分方程,其中p,q是實常數。自由項f(x)為定義在區間i上的連續函式,即y''+py'+qy=0時,稱為二階常係數齊次線性微分方程。

若函式y1和y2之比為常數,稱y1和y2是線性相關的;若函式y1和y2之比不為常數,稱y1和y2是線性無關的。特徵方程為:λ^2+pλ+q=0,然後根據特徵方程根的情況對方程求解。

擴充套件資料:

通解=非齊次方程特解+齊次方程通解

對二階常係數線性非齊次微分方程形式ay''+by'+cy=p(x)

其中q(x)是與p(x)同次的多項式,k按α不是特徵根、是單特徵根或二重特徵根(上文有提),依次取0,1或2.

將y*代入方程,比較方程兩邊x的同次冪的係數(待定係數法),就可確定出q(x)的係數而得特解y*。

多項式法:

設常係數線性微分方程y''+py'+qy =pm

f″(λ)/2!z″+f′(λ)/1!z′+f(λ)z=pm(x) ,這裡f(λ)=λ^2+pλ+q為方程對應齊次方程的特徵多項式。

升階法:

設y''+p(x)y'+q(x)y=f(x),當f(x)為多項式時,設f(x)=a0x^n+a1x^(n-1)+…+a(n-1)x+an,此時,方程兩邊同時對x求導n次,得

y'''+p(x)y''+q(x)y'=a0x^n+a1x^(n-1)+…+a(n-1)x+an……

y^(n+1)+py^(n)+qy^(n-1)=a0n!x+a1(n-1)!

y^(n+2)+py^(n+1)+qy^(n)=a0n!

令y^n=a0n!/q(q≠0),此時,y^(n+2)=y^(n+1)=0。由y^(n+1)與y^n通過倒數第二個方程可得y^(n-1),依次升階,一直推到方程y''+p(x)y'+q(x)y=f(x),可得到方程的一個特解y(x)。

3樓:匿名使用者

(1)y」+3y』+2y=xe^-x

特解 y*=ax+b(這是錯的,最起碼得有個e^-x吧?)(2)y」+3y』+2y=(x² + 1)e^-x特解y*=x(ax²+bx+c)e^-x

-------------------------------1、xe^-x前的多項式為x,所以設qm(x)是qm(x)=ax+b,由於-1是特徵方程的單根,所以特解為

y*=x(ax+b)e^(-x)

2、(x²+1)e^-x前的多項式為二次,所以設qm(x)是qm(x)=ax²+bx+c,由於-1是特徵方程的單根,所以特解為y*=x(ax²+bx+c)e^-x

把特解帶入原微分方程,待定係數法求出引數a、b、c。

二階常係數非齊次線性微分方程的求解

4樓:是你找到了我

二階常係數非齊次線性微分方程的表示式為y''+py'+qy=f(x),特解

1、當p^2-4q大於等於0時,r和k都是實數,y*=y1是方程的特解。

2、當p^2-4q小於0時,r=a+ib,k=a-ib(b≠0)是一對共軛復根,y*=1/2(y1+y2)是方程的實函式解。

5樓:晏衍諫曉楓

求微分方程y''+3y'+2y=3xe^(-x)的通解

解:先求齊次方程

y''+3y'+2y=0的通解:

其特徵方程

r²+3r+2=(r+1)(r+2)=0的根r₁=-1,r₂=-2;

故齊次方程的通解為y=c₁e^(-x)+c₂e^(-2x)

設其特解

y*=(ax²+bx)e^(-x)

y*'=(2ax+b)e^(-x)-(ax²+bx)e^(-x)=[-ax²+(2a-b)x+b]e^(-x)

y*''=(-2ax+2a-b)e^(-x)-[-ax²+(2a-b)x+b]e^(-x)

=[ax²-(4a-b)x+2a-2b]e^(-x)

代入原式得:

[ax²-(4a-b)x+2a-2b]e^(-x)+3[-ax²+(2a-b)x+b]e^(-x)+2(ax²+bx)e^(-x)=3xe^(-x)

化簡得(2ax+2a+b)e^(-x)=3xe^(-x)

故2a=3,

a=3/2;

2a+b=3+b=0,

b=-3.

故y*=[(3/2)x²-3x]e^(-x)

於是通解為y=c₁e^(-x)+c₂e^(-2x)+[(3/2)x²-3x]e^(-x)

6樓:匿名使用者

1.對於這種型別的二階非齊次微分方程,求解的方法:

(1)先求出對應的齊次微分方程的通解:y

(2)再求出該方程的一個特解:y1

則方程的通解為:y+y1

2.方程特解的求法:

形如y''+py'+qy=acosωx+bsinωx 的方程,有如下形式的特解:y1=x^k(acosωx+bsinωx)

其中 a、b為待定係數,k的取值方法如下:

(1)當±iω不是方程y''+py'+qy=acosωx+bsinωx對應的齊次方程的特徵根時,k=0

(2)當±iω是方程y''+py'+qy=acosωx+bsinωx對應的齊次方程的特徵根時,k=1

7樓:香劍魏念之

令原方程的通解

為y=ue^,代入化簡可得:u''-u'=x(u'-x+1)'-(u'-x+1)=0積分得:u'-x+1=ae^積分化簡可得:

u=(1/2)x^2-x+ae^+b從而得原方程的通解為:y=[(1/2)x^2-x+b]e^+ae^

8樓:

e^ix=cosx+isinx

查一下尤拉公式

就是利用複數,三角函式的特點總結出來的規律,來求解。

9樓:王飛和

圖中求積分的過程,你可以先利用無窮級數求積分的方法去求

二階常係數齊次線性微分方程 通解

10樓:匿名使用者

y'' - 2y' + 5y = 0,

設y = e^[f(x)],則

y' = e^[f(x)]*f'(x),

y''= e^[f(x)]*[f'(x)]^2 + e^[f(x)]*f''(x).

0 = y'' - 2y' + 5y = e^[f(x)]*[f'(x)]^2 + e^[f(x)]*f''(x) - 2e^[f(x)]*f'(x) + 5e^[f(x)],

0 = [f'(x)]^2 + f''(x) - 2f'(x) + 5,

當f(x) = ax + b, a,b是常數時。

f''(x) = 0,

f'(x) = a.

0 = a^2 - 2a + 5.

2^2 - 4*5 = -16 < 0.(2^2-4*5)^(1/2)=4i.

a = [2 + 4i]/2 = 1 + 2i或a = [2-4i]/2 = 1 - 2i.

y = e^[f(x)] = e^[ax+b] = e^[(1+2i)x + b] = e^[x+b]*e^(2ix)

或 y = e^[f(x)] = e^[ax+b] = e^[(1-2i)x + b] = e^[x+b]*e^(-2ix)

因2個解都滿足微分方程。所以,微分方程的實函式解為,

y = e^[x+b]*e^(2ix) + e^[x+b]*e^(-2ix) = e^[x+b][e^(2ix)+e^(-2ix)] = 2e^[x+b][cos(2x)]

或 y = e^[x+b]*e^(2ix) - e^[x+b]*e^(-2ix) = e^[x+b][e^(2ix)-e^(-2ix)] = 2e^[x+b][sin(2x)]

微分方程的實函式的通解為,

y = 2c1e^[x+b][cos(2x)] + 2c2e^[x+b][sin(2x)]

= e^x[2c1e^bcos(2x) + 2c2e^bsin(2x)]

其中,c1,c2 是任意常數。

記 c1 = 2c1e^b, c2 = 2c2e^b,

有 y = e^x[c1cos(2x) + c2sin(2x)]

c1,c2為任意常數。

這個,可能就是特徵方程無實數根時,通解的由來吧~~

【俺記憶力很差,公式都記不住,全靠傻推。。

這樣的壞處是費時,好處是,自己推1遍,來龍去脈就清楚1些了。

不知道,俺的傻推過程對你的疑問有點幫助沒~~】

11樓:吉祿學閣

r是微分方程的特徵值,它是通過方程r^2-2r+5=0來求出的。

將其看成一元二次方程,判別式=4-20=-16<0,說明方程沒有實數根,但在複數範圍內有根,根為: r1=1+2i r2=1-2i;

在複數領域中,z1=a+bi 和z2=a-bi, 及兩個複數的實數部分相等,虛數部分互為相反數的複數稱為共軛複數;所以本題的兩個特徵值符合這一關係,故謂共軛復根。

12樓:風長月

就是解r^2-2r+5=0這個方程

r^2-2r+1=-4

(r-1)^2=-4

所以r1=1+2i r2=1-2i

應該沒有什麼難理解的啊

13樓:匿名使用者

r^2-2r+5=0

δ=b^2-4ac=16<0

所以這個方程沒有實根,而是是2個共軛復根。

復根就是用複數

表示的根

複數是比實數更大範圍的數, 由實部和虛部組成。

虛部有個i,i^2=-1,如設實數m,n,則複數可以表示為m+ni,m是實部,ni為虛部。

其中m+ni和m-ni是共軛關係,就是虛部是相反數,實部相等的兩複數!

復根一元二次方程的解法是m=-b/2a n=(根號下|δ|)/2a希望您能明白

可降階的二階微分方程和二階常係數線性微分方程的區別

對於n階齊次線性微分方程,注意,不一定是常係數,也不一定是二階,但一定是齊次。因為右邊是0,所以如果y1,y2,yn是方程的解,c1y1 c2y2 yn也是方程的解。自己去證明。對於你說的二階常係數齊次線性微分方程,delta 0時,有y1 e alphax cos betax i sinbetax...

二階常係數非線性微分方程yay2b0怎麼解

這個非齊次方程可以 化為尤拉方程來計 算,方程左右同乘x 2 就是尤拉方程了。方 二 由於方程不顯含 x,也可設p y y py 帶入方程可解 相當於二次方程,用韋達定理即可解答.或者積分整個式子.二階常係數非齊次線性微分方程特解怎麼設?較常用的幾個 1 ay by cy e mx 特解 y c x...

求助關於二階常係數非齊次線性微分方程求特解形式問題

2 問題二 當為自由項f x pn x 時,特解y 形式又如何設呢?書中一道例題求y 2y 3x 1的一個特解,裡面說因為f x 3x 1是一次多項式,所以設y ax 2 bx c,為什麼設成2元1次形式呢?您所 查 看的帖 子來 源 於 k a o y a n c o m 考 研 論 壇 因為 0...