有趣的微分方程之常係數線性微分方程

2021-09-28 15:29:25 字數 904 閱讀 9641

學習需靜心,淨心,精心

先來看看齊次的:

方程1

p,q為常數。

多麼漂亮的乙個式子啊!

下面來看看我們如何來求解這個式子:

找到方程1的兩個線性無關的解,則它們的組合y=c1y1(x)+c2y2(x)是方程1的通解

當r為常數時,y=erx 和它的n次導數只差乙個常數因子,哦吼,想到了什麼?似乎已經初步看到了希望的小火苗。

對y=erx 分別求1次,2次導,並帶入方程1,有:

因為erx 不會等於0,所以有:

啊啊,終於看到希望的火把了!從這個式子中我們可以求解出r,當然,r可能是實數也可能是複數。

1,當r為實數求r1!=r2時,方程1的通解為y=c1er1x +c2er2x .(想想這是為什麼?)

2,當r1=r2=r時,可得y=c1erx 是方程1的乙個解,所以我們還需要另乙個解,並且這兩個解的比不為常數。不防令y2=erx u(x)(想想這是為什麼)。然後代入方程1,可以解得u』』 =0,所以只要取乙個二階導等於0的函式即可,方便起見取u=x.所以==方程1的通解為y=c1er1x +c2xer2x

3,當r1,r2是一對共軛復根的時候,我們可以求出解,不過含有複數,接下來,有請乙個數學界最美妙的公式之一:尤拉公式出場,通過尤拉公式,我們可以把複數化去(如何做呢?拿出筆紙寫一寫吧!)。

上面是二階的求法,我們也可以把它推廣到n階。

待續。。

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