二阶微分方程(一阶微分方程的四种类型)

大家好,二阶微分方程相信很多的网友都不是很明白,包括一阶微分方程的四种类型也是一样,不过没有关系,接下来就来为大家分享关于二阶微分方程和一阶微分方程的四种类型的一些知识点,大家可以关注收藏,免得下次来找不到哦,下面我们开始吧!

二阶微分方程怎么求特解

当为多项式的时候可以根据公式直接来设出特解而且这个是有固定的公式,然后根据取值把特解求出来再加上通解就可以了。

1、Ay''+By'+Cy=e^mx

2、Ay''+By'+Cy=a sinx+ bcosx

3、Ay''+By'+Cy= mx+n

1、两个不相等的实根:y=C1e^(r1x)+C2e^(r2x)

2、两根相等的实根:y=(C1+C2x)e^(r1x)

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

在有些情况下,可以通过适当的变量代换,把二阶微分方程化成一阶微分方程来求解。具有这种性质的微分方程称为可降阶的微分方程,相应的求解方法称为降阶法。下面介绍三种容易用降阶法求解的二阶微分方程。

y''=f(x)型,方程特点:右端仅含有自变量x,逐次积分即可得到通解,对二阶以上的微分方程也可类似求解。

参考资料来源:百度百科-二阶微分方程

二阶微分方程怎么解

1、解:只有二阶常系数线性微分方程有通解公式,其它情况下都没有。

2、例子:解二阶非常系数线性微分方程

3、解:微分方程为xy"+(x+4)y'+3y=4x+4,假设微分方程xy"+(x+4)y'+3y=0的特解为y=xʳ,将特解带入方程,有x(xʳ)"+(x+4)(xʳ)'+3xʳ=0,r(r-1)xʳ⁻¹+r(x+4)xʳ⁻¹+3xʳ=0,r(r-1)xʳ⁻¹+4rxʳ⁻¹+rxʳ+3xʳ=0,(r²+3r)+(r+3)x=0,(r+3)(r+x)=0,得:r=-3,则微分方程xy"+(x+4)y'+3y=0的特解为y=x⁻³,再设微分方程的通解为y=x⁻³u,有x(x⁻³u)"+(x+4)(x⁻³u)'+3x⁻³u=0,x(x⁻³u"-3x⁻⁴u'-3x⁻⁴u'+12x⁻⁵u)+(x+4)(x⁻³u'-3x⁻⁴u)+3x⁻³u=0,x(x⁻³u"-6x⁻⁴u'+12x⁻⁵u)+(x+4)(x⁻³u'-3x⁻⁴u)+3x⁻³u=0,x²u"-6xu'+12u+(x+4)(xu'-3u)+3xu=0,x²u"+(x²-2x)u'=0,u"×eˣ/x²+eˣ(1/x²-2/x³)u'=0,(u'eˣ/x²)'=0,u'eˣ/x²=a(a为任意常数),u'=ax²e⁻ˣ,u=-ax²e⁻ˣ-2axe⁻ˣ-2ae⁻ˣ+c(为任意常数),微分方程xy"+(x+4)y'+3y=0的通解为y=(-ax⁻¹-2ax⁻²-2ax⁻³)e⁻ˣ+cx⁻³(c为任意常数);设原微分方程的特解为y=px+q,有p(x+4)+3(px+q)=4x+4,4px+4p+3q=4x+4,有4p=4,4p+3q=4,得:p=1,q=0,微分方程的特解为y=x,通解为y=(-ax⁻¹-2ax⁻²-2ax⁻³)e⁻ˣ+cx⁻³+x

二次微分方程要怎么解

一般式是这样的ay''+by'+cy=f(x)

令ar²+br+c=0,解得r1和r2两个值,(这里可以是复数,例如(βi)²=-β²)

1、若r1≠r2,则y=C1*e^(r1*x)+C2*e^(r2*x)

2、若r1=r2,则y=(C1+C2x)*e^(r1*x)

3、若r1,2=α±βi,则y=e^(αx)*(C1cosβx+C2sinβx)

f(x)的形式是e^(λx)*P(x)型,(注:P(x)是关于x的多项式,且λ经常为0)

则y*=x^k*Q(x)*e^(λx)(注:Q(x)是和P(x)同样形式的多项式,例如P(x)是x²+2x,则设Q(x)为ax²+bx+c,abc都是待定系数)

1、若λ不是特征根 k=0 y*=Q(x)*e^(λx)

2、若λ是单根 k=1 y*=x*Q(x)*e^(λx)

3、若λ是二重根 k=2 y*=x²*Q(x)*e^(λx)(注:二重根就是上面解出r1=r2=λ)

f(x)的形式是e^(λx)*P(x)cosβx或e^(λx)*P(x)sinβx

1、若α+βi不是特征根,y*=e^λx*Q(x)(Acosβx+Bsinβx)

2、若α+βi是特征根,y*=e^λx*x*Q(x)(Acosβx+Bsinβx)(注:AB都是待定系数)

把特解的y*'',y*',y*都解出来带回原方程,对照系数解出待定系数。

微分方程指描述未知函数的导数与自变量之间的关系的方程。微分方程的解是一个符合方程的函数。而在初等数学的代数方程,其解是常数值。

存在定一微分程及约束条件,判断其解是否存在。唯一性是指在上述条件下,是否只存在一个解。针对常微分方程的初值问题,皮亚诺存在性定理可判别解的存在性,柯西-利普希茨定理则可以判别解的存在性及唯一性。针对偏微分方程,柯西-克瓦列夫斯基定理可以判别解的存在性及唯一性。皮亚诺存在性定理可以判断常微分方程初值问题的解是否存在。

二阶微分方程的3种通解公式

1、二阶微分方程的3种通解公式如下:

2、第一种:两个不相等的实根:y=C1e^(r1x)+C2e^(r2x)。

3、第二种:两根相等的实根:y=(C1+C2x)e^(r1x)。

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

5、求微分方程2y''+y'-y=0的通解。

6、先求对应的齐次方程2y''+y'-y=0的通解,特征方程为2r²+r-1=0,(2r-1)(r+1)=0,r=1/2或r=-1,故通解为Y=C1 e^(x/2)+C2 e^(-x)。

7、因为1不是特征根,所以设原方程的特解为y*=Ae^x,则y*'=y*''=Ae^x,代入原方程得,2Ae^x=2e^x,A=1,故y*=e^x。

8、所以原方程的通解为y=Y+y*,即y=C1 e^(x/2)+C2 e^(-x)+e^x。

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