求解微分方程:简单地说,就是去微分(去掉导数),将方
程化成自变量与因变量关系的方程(没有导数)。
近来做毕业设计遇到微分方程问题,搞懂后,特发此文,来帮广大同学,网友。
1最简单的例子:
11dy2x》yx2Cdx
12求微分方程dy2xy的通解。dx
解方程是可分离变量的,分离变量后得
dy2xdxy
两端积分:dy2xdx
y
得:l
yx2C1从而:yex2C1eC1ex2。
又因为eC1仍是任意常数,可以记作C
yCex2。
13非齐次线性方程
求方程y
2y
5
x12的通解
x1
解:非齐次线性方程。
先求对应的齐次方程的通解。
dy2y0,dxx1dy2dx,yx1
yCx12
用常数变易法:把C换成ux,即令
yux12
(1)
f则有dyux122ux1,dx
代入原方程式中得
1
ux12,
两端积分,得
u
2x
3
12
C
。
3
再代入(1)式即得所求方程通解
y
x
122
x
3
12
C。
3
法二:假设待求的微分方程是dyPxyQxdx
我们可以直接应用下式
yePxdxQxePxdxdxC
得到方程的通解,其中,
Px
2
,
5
Qxx12
x1
代入积分同样可得方程通解
y
x
122
x
3
12
C,
3
2微分方程的相关概念:看完后你会懂得各类微分方程
一阶微分方程:yfxy 或 PxydxQxydy0
可分离变量的微分方程:一阶微分方程可以化为gydyfxdx的形式,解法:
gydyfxdx 得:GyFxC称为隐式通解。
齐次方程:一阶微分方程可以写成dyfxyxy,即写成y的函数,解法:
dx
x
设uy,则dyuxdu,uduu,dxdu分离变量,积分后将y代替u,
xdx
dx
dx
xuu
x
即得齐次方程通解。
一阶线性微分方程:
f1、一阶线性微分方程:dyPxyQxdx
当Qx0时为齐次方程,yCePxdx
当Qx0时,为非齐次方程,yQxePxdxdxCePxdx
2、贝努力方程:dyPxyQxy
,
01dx
全微分方程:
如果PxydxQxydy0中左端是某函数的全微分方程,即:
duxyPxydxQxydy0,其中:uPxy,uQxy
x
y
uxyC应该是该全微分方程的通解。
二阶微分方程:
d2ydx2
Pxdydx
Qxy
f
x,ff
xx
0时为齐次0时为非齐次
二阶常系数齐次线性微分方程及其解法:
ypyqy0,其中pq为常数;求解步骤:1、写出特征方程:r2prq0,其中r2,r的系数及常数项恰好是式中yyy的系数;2、求出式的两个根r1r2
3、根据r1r2的不同情况,按下表写出式的通解:
r1,r2的形式
式的通解
两个不相等实根p24q0
yc1er1xc2er2x
两个相等实根p24q0
yc1c2xer1x
一r