高数帮 期走进微分方程

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第五节可降解的高阶微分

三种容易降阶的高阶微分方程求解方法

微分方程(1)

的右端仅含有自变量x.容易看出,只要把作为新的未知函数,那么(1)式两边积分就可得到一个n-1阶微分方程

同理可得n-2阶方程

接连积分n次便可得到(1)的含有n个任意常数的通解。

方程(2)

的右端不显含未知函数y,设y’=p,那么

(2)式变成了

设其通解为

又得到一个一阶微分方程

对其积分,便得到(2)的通解为

方程(3)

中不明显含自变量x。令y’=p,利用复合函数求导法则把y化为对y的导数,即

方程(3)变成了

这是一个关于变量y,p的一阶微分方程,设其通解为

分离变量并积分便得到(3)的通解

例题:

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第六节高阶线性微分方程

定理1对于二阶齐次线性方程(1)

如果函数y1(x)和y2(x)是(1)的两个解,那么

也是(1)的解,其中C1,C2是任意常数.

定理2如果y1(x)和y2(x)是(1)的两个线性无关的特解,那么

是(1)的通解.

推论如果y1(x),y2(x),...,yn(x)是n阶齐次线性方程

的n个线性无关的解,那么此方程的通解是

其中C1,C2,...,Cn为任意常数.

定理3对于二阶非齐次线性方程(2)

设y*(x)是其一个特解.Y(x)是与(2)对应的齐次方程(1)的通解,则

是二阶非齐次线性方程(2)的通解.

定理4设(2)的右端f(x)是两个函数之和,即

的特解,则

为原方程的特解,也称为叠加原理

常数变易法

若已知(1)的通解是

那么可用常数变易法求解(2)的通解为

其中

例题:

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钱绍熙

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