高等數學。這是一階齊次線性微分方程通解的公式推導,為什麼右邊

2021-03-27 15:01:10 字數 4586 閱讀 4601

1樓:匿名使用者

不是所有題都要寫上下限,但所有題都可寫上下限。實際上公式:y'+py=q之通解為

y=[e^(-∫pdx)]{∫q[e^(∫pdx)]dx+c}

中要求每一個不定積分都要算出具體的原函式且不再加c。而本題∫pdx=ax,但

∫q[e^(ax)]dx=∫f(x)[e^(ax)]dx中,因為有抽象函式f(x)無法算出具體的原函式,所以要用不定積分與變限積分的公式:

∫f(x)dx=∫[a→x]f(t)dt+c(所以每個題都可寫上下限。本題用此公式取上式的a=0,c換為c1,(當然被積函式也要換成本題的被積函式),代入公式後c1+c換為c2再換為c。這樣才能代入初始條件y(0)=0,求出c。

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一階線性微分方程的定義:

關於未知函式y及其一階導數的一次方程,稱之為一階線性微分方程。

(1)、寫出對應於非齊次線性方程的齊次線性方程,求出該齊次線性方程的通解。

(2)、通過常數易變法,求出非齊次線性方程的通解。

2樓:天命

加了積分限是為了表明它不含常數,而後面加了c0了

3樓:上帝帝帝帝帝帝

單看式子不用加,是不是什麼題目裡的?

4樓:施秀榮滕綢

對於一階微分方程,形如:

y'p(x)y

q(x)=0

的稱為"線性"

例如:y'=sin(x)y是線性的

但y'=y^2不是線性的

注意兩點:

(1)y'前的係數不能含y,但可以含x,如:

y*y'=2

不是線性的

x*y'=2

是線性的

(2)y前的係數也不能含y,但可以含x,如:

y'=sin(x)y

是線性的

y'=sin(y)y

是非線性的

(3)整個方程中,只能出現y和y',不能出現sin(y),y^2,y^3等等,如:

y'=y

是線性的

y'=y^2

是非線性的

高等數學 一階線性微分方程的推導過程

5樓:匿名使用者

你求個導就可以了啊

e^∫p(x)dx的導數就是

e^∫p(x)dx *p(x)

那麼二者相乘的導數

再就是上面的結果

高數,齊次微分方程。公式中,右側積分為什麼積出來x不用加絕對值?

6樓:匿名使用者

右側可積出一個常數c 對x取正負 為了簡便直接 包含在c中

7樓:匿名使用者

右側積分出來是要加絕對值的,除非題目告訴x是大於零的。或者題目隱含x大於零的條件

8樓:匿名使用者

右側可以寫成lncx

各位大佬,高數非齊次線性微分方程的特解y*怎麼設?就是qm(x),怎麼設。

9樓:粒下

二階常係數非齊次線性微分方程的表示式為y''+py'+qy=f(x),其特解y*設法分三種情況。

1、如果f(x)=p(x),pn(x)為n階多項式。

若0不是特徵值,在令特解y*=x^k*qm(x)*e^λx中,k=0,λ=0;因為qm(x)與pn(x)為同次的多項式,所以qm(x)設法要根據pn(x)的情況而定。

比如如果pn(x)=a(a為常數),則設qm(x)=a(a為另一個未知常數);如果pn(x)=x,則設qm(x)=ax+b;如果pn(x)=x^2,則設qm(x)=ax^2+bx+c。

若0是特徵方程的單根,在令特解y*=x^k*qm(x)*e^λx中,k=1,λ=0,即y*=x*qm(x)。

若0是特徵方程的重根,在令特解y*=x^k*qm(x)*e^λx中,k=2,λ=0,即y*=x^2*qm(x)。

2、如果f(x)=p(x)e^αx,pn(x)為n階多項式。

若α不是特徵值,在令特解y*=x^k*qm(x)*e^αx中,k=0,即y*=qm(x)*e^αx,qm(x)設法要根據pn(x)的情況而定。

若α是特徵方程的單根,在令特解y*=x^k*qm(x)*e^αx中,k=1,即y*=x*qm(x)*e^αx。

若α是特徵方程的重根,在令特解y*=x^k*qm(x)*e^λx中,k=2,即y*=x^2*qm(x)*e^αx。

3、如果f(x)=[pl(x)cos(βx)+pn(x)sin(βx)]e^αx,pl(x)為l階多項式,pn(x)為n階多項式。

若α±iβ不是特徵值,在令特解y*=x^k*[rm1(x)cos(βx)+rm2(x)sin(βx)]e^αx中,k=0,m= max ,rm1(x)與rm2(x)設法要根據pl(x)或pn(x)的情況而定(同qm(x)設法要根據pn(x)的情況而定的原理一樣)。

即y*=[rm1(x)cos(βx)+rm2(x)sin(βx)]e^αx

若α±iβ不是特徵值,在令特解y*=x^k*[rm1(x)cos(βx)+rm2(x)sin(βx)]e^αx中,k=1,即y*=x*[rm1(x)cos(βx)+rm2(x)sin(βx)]e^αx。

10樓:匿名使用者

如圖qm(x)是與pm(x)同次的多項式

舉個例子

二階微分方程為……=2e^x

此時pm(x)=2

設qm(x)=b

如果二階微分方程為……=2xe^x

設qm(x)=ax+b

如果二階微分方程為……=2x²e^x

設qm(x)=ax²+bx+c(不過這種情況的題目很少很少見,我是沒見過)

rm(x)是m次多項式,m=max

什麼意思呢?

跟上面的類似。

假設二階微分方程為……e^x(2cosx+2sinx)明顯此時為pl(x)=pn(x)=2,那麼就是x^0設rm1(x)=a,rm2(x)=b

如果二階微分方程為……e^x(2xcosx+2sinx)這時候最大次數是x^1,

所以設rm1(x)=ax+b,rm2(x)=cx+d二次方的我就不列舉了,很少見。

11樓:命定

先將原方程等號右端的自由項看成 f(x)=x^k · pm(x) · e^λx 方程①

1、對應題主的情況一,qm(x)=b0

原方程 y"+y'-2y=2e^x

原方程對應的齊次特徵方程 r^2+r-2=0,

齊次特徵根 r1=1

r2=-2

然後看到原方程等號右端為 2e^x,

將 2e^x 與 x^k·pm(x)·e^λx 比較,很明顯可以看出λ=1

λ=1=r1,而λ≠r2,可以看到λ為單特徵根因為只與其中的一個r1相等

所以k=1,因為單特徵根所以k取1。

還記得回答頂部的方程①嗎?

方程①變成了 f(x)=x^1 · pm(x) · e^1x =x · e^x · pm(x)

發現m還不知道,再將 x·e^x·pm(x) 與 2e^x 比較,

很明顯可以看出pm(x)=2,所以設qm(x)=b0,常數對應常數嘛

因為 f(x)=x·e^x·pm(x) 中的x是根據k取得,跟pm(x)無關

e^x是根據λ取得,跟pm(x)也無關。

所以 pm(x) 只可能與 2e^x 的常數2有關。既然pm(x)只與常數有關,

那就設qm(x)為一個常數b0

所以 y*=x^k · pm(x) · e^λx

最後設為 y*=b0 · x · e^x

2、對應題主的情況二,qm(x)=b0x+b1

同理原方程 y"-3y'+2y=x·e^2x

r1=1,r2=2

比較e^2x與e^λx,所以λ=2

λ=2=r2,所以λ為單特徵根,所以k=1

此時原方程等號右端還有一個 x ,就是留下來對比pm(x)的

所以 qm(x) 設為 b0x+b1 形式

所以最後y*=x^k · qm(x) · e^λx = x · (b0x+b1) · e^2x

即y*= x · (b0x+b1) · e^2x

3、對應題主的情況三,qm(x)=b0x^2+b1x+b2

原方程 2y"+5y'=5x^2-2x-1

r1=0

r2=-5/2

對比λ=0=r1,所以k取1,

而pm(x)要去對應5x^2-2x-1,所以qm(x)設為b0x^2+b1x+b2

所以最後y*=x^k · qm(x) · e^0 = x · (b0x^2+b1x+b2) = b0x^3+b1x^2+b2x

即y* = b0x^3+b1x^2+b2x

高等數學微分方程齊次微分方程特解通解問題……課本上寫的是,兩個特解的線性組合是齊次方程的通解,為什

12樓:匿名使用者

對於常微分方程來說,其導數項為多項式形式,係數為常數,其解空間是線性空間,線性空間的特點是滿足可加性和齊次性,就是疊加原理,因此y1=e^(2x),y2=2e^(-x)-3e^(2x)的任何線性組合a1y1+a2y2都是原方程的解,其中a1,a2是常數。事實上,特別是e^(2x),e^(-x)是解空間的基。

高等數學一階線性微分方程的推導過程

你求個導就可以了啊 e p x dx的導數就是 e p x dx p x 那麼二者相乘的導數 再就是上面的結果 高等數學。這是一階齊次線性微分方程通解的公式推導,為什麼右邊加了積分限?不是所有題都要寫上下限,但所有題都可寫上下限。實際上公式 y py q之通解為 y e pdx q e pdx dx...

一階線性非齊次微分方程y p x y q x 的通解是

先算對copy應的齊次方程的解.y p x y 0 y y p x lny baip x dx c y ke p x dx 下面用du常數變易法求解原zhi方程的解.設k為daou 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 x3(x的三次方)求解一階線性微分方程求解求解

用一階線性微分方程通解公式。積分號 後面省略 p x dx 2 x dx 2lnx cq x e p x dx dx x 3e 2lnx dx xdx x 2 2 c y e p x dx q x e p x dx dx c e 2lnx x 2 2 c x 2 x 2 2 c x 4 2 x 2c...