已知微分方程y'+p (x) y=q (x) (q (x) ≠0) 有两个不同的特解y1 (x) ,y2 (x) ,C为任意常数,则该微分方程的通解是:()。
A 、y=C (y1-y2)
B 、y=C (y1+y2)
C 、y=y1+C (y1+y2)
D 、y=y1+C (y1-y2)
【正确答案:D】
由题意得: y1-y2是齐次微分方程,y'+p (x) y=0的解,所以齐次微分方程y'+p (x) y=0的通解为C (y1-y2) ,则非齐次微分方 程的解是选项D。主要考点: 一阶线性微分方程dy/dx+p (x) y=Q (x) 解得求法。
要根据解的规律求解
首先算通解
y1'+py1 =q
y2' +py2' =q
两个方程减得到
(y1-y2)' +p(y1-y2) =0
所以方程y'+py=0的一个解为y1-y2=2x-cosx,通解为c(2x-cosx)
所以y'+py =q的通解为2x +c(2x-cosx)
因为y'+P(x)y=Q(x)的两个特解是y1=2x,y2=cosx,
所以
y1-y2=2x-cosx是方程y'+P(x)y=0的一个特解,而该方程是一阶的,所以
方程y'+P(x)y=0的通解为Y=c*(2x-cosx)
从而
y'+P(x)y=Q(x)的通解为:y=c*(2x-cosx)+2x
如下:
解:先算对应的齐次方程的解。
y'+P(x)y=0
y'/y=-P(x)
lny=-∫P(x)dx+C
y=ke^(-∫P(x)dx)
下面用常数变易法求解原方程的解。
设k为u(x)
y=u(x)e^(-∫P(x)dx)
y'=u'(x)e^(-∫P(x)dx)-u(x)P(x)e^(-∫P(x)dx)
代入得:
Q(x)
=u'(x)e^(-∫P(x)dx)-u(x)P(x)e^(-∫P(x)dx)+u(x)P(x)e^(-∫P(x)dx)
u(x)=∫Q(x)e^(∫P(x)dx)+C
y=e^(-∫P(x)dx)(∫Q(x)e^(∫P(x)dx)+C)
微分方程通解公式:y=(x-2)³C(x-2)(C是积分常数)。形如y'+P(x)y=Q(x)的微分方程称为一阶线性微分方程,Q(x)称为自由项。一阶指的是方程中关于Y的导数是一阶导数。
线性指的是方程简化后的每一项关于y、y'的次数为0或1。微分方程是伴随着微积分学一起发展起来的。 微积分学的奠基人Newton和Leibniz的著作中都处理过与微分方程有关的问题。
微分方程的应用十分广泛,可以解决许多与导数有关的问题。物理中许多涉及变力的运动学、动力学问题,如空气的阻力为速度函数的落体运动等问题,很多可以用微分方程求解。此外,微分方程在化学、工程学、经济学和人口统计等领域都有应用。