注://之后的都是注释,不是过程。
一、求常系数线性齐次微分方程的通解
1.一般形式:y''+py'+qy=0。
2.齐次:“齐次”的含义就是次数相等,y''+py'+qy=0都是一次幂,所以是齐次线性微分方程,如果说加上一个常数c,变为y''+py'+qy+c=0,那么这个c是可以看作cy⁰,y的零次幂,就不是齐次微分方程了。
3.特征方程:有几阶导就看作几次幂。
例1:求y'=y的通解。
解:特征方程为r-1=0
∴r1=1
∴通解y=e^x
例子2:求y''-2y'-3y=0的通解。
解:特征方程为r^2-2r-3=0
//十字相乘法:1 -3
//1 1
∴r1=3,r2=-1
∴通解为:y=C1e^3x+C2e^-x
例子3:求y''-2y'+5y=0的通解。
//求根公式:-b±√b^-4ac/2a
解:求根公式得r1=1+2i r2=1-2i
∴通解为:y=C1e^x*cos2x+C2e^x*sin2x
//这种情况是共轭复根,规定i^2=1,√-1=i
//r=α±βi
//y=C1e^αx*cosβx+C2e^αx*sinβx
二、可分离变量的一阶微分方程
解题步骤:
1.把y’写作dy/dx。
2.移项,使等式两边分别全为x,全为y。
3.对两边积分。
例1:求y'=2x的通解。
解:∵dy/dx=2x
∴dy=2xdx
∴∫dy=∫2xdx
∴y=x^2+C
例2:求y'=e^2x-y,y|x=0=0的特解。
解:∵dy/dx=e^2x*e^-y
∴e^ydy=e^2xdx
∴∫e^ydy=∫e^2xdx
∴e^y=1/2*e^2x+C
代入x=0,y=0得C=1/2
∴e^y=1/2*e^2x+1/2
两边同取对数得 y=ln(e^2x+1)/2
例3:求xy'-ylny=0的通解。
三、齐次方程
出现或者能产生y/x的情况使用,实际上就是换元法,步骤:
1.设u=y/x。
2.所以y=ux、dy/dx=u+x*du/dx,将两者代入方程(化为y/x形式的那个方程)。
3.分离变量的方法。
例1:求齐次方程xy'=ylny/x的通解。
四、一阶线性微分方程
1.方程:y'+P(x)y=Q(x)
2.公式:
例1: 求y'+y=e^x的通解。
例2:y'-ytanx=secx的通解。
还在解,后续补上答案。
例3:y'+y/x=sinx/x,y|x=π=1的特解。
五、 可降解的高阶微分方程
1.缺y型的形式:y''=f(x,y')
解题方法:令y'=p y''=p'
2.缺x型的形式:y''=f(y,y')
解题方法:令y'=p y''=p*dp/dy
例1:求(1+x^2)y''=2xy'的通解。(移项后符合y''=f(x,y'),是缺x型·)
例2:求yy''-y'^2=0的通解。(移项后符合y''=f(y,y'),是缺y型·)
六、常系数非齐次线性微分方程的特解形式
稍后更新
大家放心,草稿纸剩下的边边角角我都会用起来的,绝不会浪费纸张。如果有错误望指出。