1 常微分方程的基本概念
引入概念:
求解过程:
[1] 根据题目可以写出以下关系式:
[2]对导数式两端同时积分:
[3]根据曲线过点(1,2)得:
概念定义:
【1】将方程中含有未知函数、未知函数的导数(或微分)和自变量的方程式叫做微分方程。
【2】常微分方程:未知方程是一元函数。偏微分方程:未知函数是多元函数。
【3】微分方程的阶:微分方程中出现的未知函数的最高阶导数的阶数。
【4】微分方程的解:解出的未知函数就是微分方程的解。
【5】微分方程的通解:微分方程的解中包含任意常数(常数的个数应该等于该微分方程的阶数)是这样的解叫通解。
【6】微分方程的特解:根据给出的条件解出了通解中的所有常数后得到的解就是特解。
2 一阶微分方程
形如:F(x,y,y') = 0的方程。
其通解形式为:y = y(x,C)或f(x,y,C)=0。
2.1 可分离变量微分方程
解法:
【例】
解:
2.2 齐次方程
【例】
解:
化简 + 换元 + 分离变量
两边积分并计算
2.3 一阶线性微分方程(大题一道)
形如:
齐次:
非齐次:
通解结论:
3 可降阶二阶微分方程
3种类型。
解中的常数有2个。
3.1 y‘’ = f(x)型微分方程
解法:移项后等式两边同时解定积分。
3.2 y‘’ = f(x, y')型微分方程
解法:u是关于x的函数u(x)
令u = y'转化为一阶线性(非)齐次微分方程;解得u
再将u中的常数C_1用f(x)替换;根据u=y'得u' = y'';解得f(x)
再将f(x)带入u即解得y'
最后根据上一步中y‘等式两边同时取定积分得方程的解。
3.3 y‘’ = f(y', y'')型微分方程
解法:
与y‘’ = f(x, y')型相同;只是u看作是u(y)即可
4 二阶线性微分方程解的结构
二阶线性微分方程的一般形式:
4.1 两个函数的线性相关性
4.2 二阶线性齐次微分方程解的结构
定理1:
定理2:
4.3二阶线性非齐次微分方程解的结构
定理3:
5 二阶常系数线性微分方程
5.1 有关一元二次方程根的一些结论
一元二次方程求根的方法有:
方法1:可因式分解时:
方法2:不方便因式分解时使用求根公式:
共轭复根:
因此,根据以上的定义;
5.2 二阶常系数线性齐次微分方程
解的过程:
结论:
例题:
【1】
解:
首先写出微分方程对应的特征方程:
然后解方程:
特征方程有2个不等实根;根据二阶常系数线性齐次微分方程的通解公式得通解:
【2】
解:
首先写出特征方程:
然后解方程:
特征方程有一对共轭复根;根据二阶常系数线性齐次微分方程的通解公式得通解:
【3】
首先写出特征方程:
然后解方程:
特征方程有2个相等实根(二重根);根据二阶常系数线性齐次微分方程的通解公式得通解:
以上就是常微分方程的全部内容。
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