二阶齐次微分方程的三个通解公式

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问题描述:

二阶齐次微分方程的通解怎么求

推荐答案

2023-10-23 14:27:24

第一种:两个不相等的实根:y=C1e^(r1x)+C2e^(r2x)。

第二种:两根相等的实根:y=(C1+C2x)e^(r1x)。

第三种:一对共轭复根:r1=α+iβ,r2=α-iβ:y=e^(αx)*(C1cosβx+C2sinβx)。

拓展:二阶常系数线性微分方程是形如y''+py'+qy=f(x)的微分方程,其中p,q是实常数。自由项f(x)为定义在区间I上的连续函数,即y''+py'+qy=0时,称为二阶常系数齐次线性微分方程。

若函数y1和y2之比为常数,称y1和y2是线性相关的;若函数y1和y2之比不为常数,称y1和y2是线性无关的。特征方程为:λ^2+pλ+q=0,然后根据特征方程根的情况对方程求解。

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2023-10-23 14:27:24

一、解:

求特征方程r^2+P(x)r+Q(x)=0,解出两个特征根r1,r2 若r1≠r2且r1,r2为实数,

则y=C1*e^(r1*x)+C2*e^(r2*x) 若r1=r2且r1,r2。

二、r是微分方程的特征值,它是通过方程r^2-2r+5=0来求出的。

将其看成一元二次方程,判别式=4-20=-16<0,说明方程没有实数根,但在复数范围内有根,根为: r1=1+2i r2=1-2i;

在复数领域中,z1=a+bi 和z2=a-bi, 及两个复数的实数部分相等,虚数部分互为相反数的复数称为共轭复数;所以本题的两个特征值符合这一关系,故谓共轭复根

其他答案

2023-10-23 14:27:24

举一个简单的例子:

y''+3y'+2y = 1 (1)

其对应的齐次方程的特征方程为:

s^2+3s+2=0 (2)

因式分解: (s+1)(s+2)=0 (3)

两个根为: s1=-1 s2=-2 (4)

齐次方程的通解:

y1=ae^(-x)+be^(-2x) (5)

非奇方程(1)的特解:

y* = 1/2 (6)

于是(1)的通解为:

y=y1+y* = 1/2 + ae^(-x) +be^(-2x) (7)

其中:a、b由初始条件确定。

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