2階常係數齊次線性微分方程的通解。為什麼用特徵方程來求,這方法是怎麼來的

2021-04-20 02:17:10 字數 1636 閱讀 4147

1樓:神的味噌汁世界

特徵方程只是源於e^(ax)'=ae^(ax)這個特殊性質。如果你覺得這太「巧合」了,我有一個看似更令人信服的解法,即分解降解

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?

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...

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...

二階常係數非齊次線性微分方程特解怎麼設,y x kQm(x)e x這個特解形式K是怎麼設

這是一道數學題,還是需要代入資料才能夠求解。1 y 3y 抄 2y xe x 特解襲 y ax b 這是錯的bai,最起碼得有個e x吧?du 2 y 3y 2y x 1 e x特解y x ax bx c e x 1 xe x前的多項zhi式為daox,所以設qm x 是qm x ax b,由於 1...