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有趣的微分方程之常系数线性微分方程

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学习需静心,净心,精心

先来看看齐次的:
方程1

p,q为常数。
多么漂亮的一个式子啊!
下面来看看我们如何来求解这个式子:

方案一

找到方程1的两个线性无关的解,则它们的组合y=C1y1(x)+C2y2(x)是方程1的通解

方案二

当r为常数时,y=erx 和它的n次导数只差一个常数因子,哦吼,想到了什么?似乎已经初步看到了希望的小火苗。
对y=erx 分别求1次,2次导,并带入方程1,有:

因为erx 不会等于0,所以有:

啊啊,终于看到希望的火把了!从这个式子中我们可以求解出r,当然,r可能是实数也可能是复数。
1,当r为实数求r1!=r2时,方程1的通解为y=C1er1x +C2er2x .(想想这是为什么?)

2,当r1=r2=r时,可得y=C1erx方程1的一个解,所以我们还需要另一个解,并且这两个解的比不为常数。不防令y2=erx u(x)(想想这是为什么)。然后代入方程1,可以解得u’’ =0,所以只要取一个二阶导等于0的函数即可,方便起见取u=x.所以==方程1的通解为y=C1er1x +C2xer2x

3,当r1,r2是一对共轭复根的时候,我们可以求出解,不过含有复数,接下来,有请一个数学界最美妙的公式之一:欧拉公式出场,通过欧拉公式,我们可以把复数化去(如何做呢?拿出笔纸写一写吧!)。

上面是二阶的求法,我们也可以把它推广到n阶。

待续。。


转载:https://blog.csdn.net/qq_41148461/article/details/102555150
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