数分下(第2讲):二阶线性微分方程的解法

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数分下(第2讲):二阶线性微分方程的解法

2024-07-14 21:58| 来源: 网络整理| 查看: 265

第2讲 二阶线性微分方程的求解方法

二阶线性微分方程形如 y’’ + P(x) y’ +Q(x) y = f(x),是二阶微分方程 y’’ =F(x,y,y’)的特殊形式。当f(x) = 0时,称为齐次的,否则称为非齐次的。二阶线性微分方程的力学背景是加速度,利用牛顿第二定律可以列出二阶线性微分方程。例见同济高数P329。知识点脑图如下: 在这里插入图片描述

文章目录 第2讲 二阶线性微分方程的求解方法 学习要点 一、解结构 1、二阶齐次方程的通解C1y1(x)+C2y2(x) 2、二阶非齐次方程的通解 Y + y^*^ 二、常系数齐次线性微分方程通解的特征根解法 1、特征根求解公式 2、几个求解例子 3、变形问题:从特解反求微分方程 三、常系数非齐次线性微分方程特解的待定系数法 1、f(x) = e^ax^Pm(x)型 2、f(x) = e^ax^[Pl(x) coswx + Qn(x) sinwx]型

学习要点

1、和一阶微分方程对应,掌握齐次方程和非齐次方程的解的结构关系 2、牢记二级结论,对定理推导的结果如特征根法求解公式。否则做题时重新推导速度太慢 3、学习和练习的要点就是典型模型识别和套公式的转化化归。因为很多解是采用构造法得出的,能套上合适的模型就是一种能力。不要看不起套公式的方法。

一、解结构 1、二阶齐次方程的通解C1y1(x)+C2y2(x)

在这里插入图片描述 当y1(x)和y2(x)是线性无关的,y= C1 y1(x) + C2 y2(x) 就是齐次微分方程的通解。注意,两个函数只要不是倍数关系,就是线性无关的。 在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

2、二阶非齐次方程的通解 Y + y*

在这里插入图片描述 证明比较简单,可见同济高数P333。 可以看出,二阶线性微分方程的求解问题转化



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