高數二階常係數非齊次線性微分方程問題第二種情況,為什麼Q(x怎麼來的

2021-04-20 06:00:28 字數 5557 閱讀 3516

1樓:水城

看懂第一行就可以了。

如果是單根,那麼第二個圈中是0. 特解中,qm(x)必定沒有常數項,因此可提出因子x

2樓:匿名使用者

因為在計算齊來次式的通解時,源

二階常係數齊次線性微分方程特解是怎麼得到的 150

3樓:愛佳佳的恐龍

標準形式 y″+py′+qy=0

特徵方程 r^2+pr+q=0

通解兩個不相等的實根:y=c1e^(r1x)+c2e^(r2x)兩根相等的實根:y=(c1+c2x)e^(r1x)共軛復根r=α+iβ:

y=e^(αx)*(c1cosβx+c2sinβx)

標準形式 y''+p(x)y'+q(x)y=f(x)

4樓:匿名使用者

有兩種方法:

第一種是套公式待定係數:方程右邊如果是exp(ax)(am1(x)cosx+bm1(x)sinx),則特解的形式為exp(ax)(cm(x)cosx+dm(x)sinx). 其中am1指次數為m1的x的多項式,m=max.

將該形式代入方程,確定出cm和dm。

這種方法技術含量低,普遍性差。

第二種是laplace變換:將方程兩邊做laplace變換,由變換公式l[y']=pl[y]+y(0),微分方程將變成代數方程,解出l[y],再將其反演,得到y

這種方法技術含量高,普遍性好,並且可以直接得到完整解,而不只是特解。

5樓:匿名使用者

特徵根方程

假設解是e^(r*t)

r是待定常數

代入可以得到

(r^2+k^2)e^(r*t)=0

r^2+k^2=0

r=ki,-ki

然後由尤拉公式

e^(ki)=cosk+isink

e^(-ki)=cosk-isink

x=a(cosk+isink)+b(cosk-isink)整理即得

x=c1 cosk + c2 sink

然後任取一個為0,一個為1即可

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。

6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。

7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。

8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

二階常係數非齊次微分方程的特解怎麼設,有什麼規律

9樓:匿名使用者

嗯,這個有什麼規律,我還不真不太清楚,我可以幫你問一下數學老師。

10樓:玲玲幽魂

較常用的幾個:

ay''+by'+cy=e^mx 特解 y=c(x)e^mxay''+by'+cy=a sinx + bcosx y=msinx+nsinx

ay''+by'+cy= mx+n y=ax

11樓:安貞星

較常用的幾個:62616964757a686964616fe59b9ee7ad9431333365656637

1、ay''+by'+cy=e^mx

特解    y=c(x)e^mx

2、ay''+by'+cy=a sinx + bcosx

特解    y=msinx+nsinx

3、ay''+by'+cy= mx+n

特解    y=ax

拓展資料:

其他解法

①通解=非齊次方程特解+齊次方程通解

對二階常係數線性非齊次微分方程形式ay''+by'+cy=p(x)eax的特解y*具有形式

其中q(x)是與p(x)同次的多項式,k按α不是特徵根、是單特徵根或二重特徵根(上文有提),依次取0,1或2.

將y*代入方程,比較方程兩邊x的同次冪的係數(待定係數法),就可確定出q(x)的係數而得特解y*。

②多項式法:

設常係數線性微分方程y''+py'+qy =pm  (x)e^(λx),其中p,q,λ是常數,pm(x)是x的m次多項式,令y=ze^(λz) ,則方程可化為:

f″(λ)/2!z″+f′(λ)/1!z′+f(λ)z=pm(x) ,這裡f(λ)=λ^2+pλ+q為方程對應齊次方程的特徵多項式。

③升階法:

設y''+p(x)y'+q(x)y=f(x),當f(x)為多項式時,設f(x)=a0x^n+a1x^(n-1)+…+a(n-1)x+an,此時,方程兩邊同時對x求導n次,得

y'''+p(x)y''+q(x)y'=a0x^n+a1x^(n-1)+…+a(n-1)x+an……

y^(n+1)+py^(n)+qy^(n-1)=a0n!x+a1(n-1)!

y^(n+2)+py^(n+1)+qy^(n)=a0n!

令y^n=a0n!/q(q≠0),此時,y^(n+2)=y^(n+1)=0。由y^(n+1)與y^n通過倒數第二個方程可得y^(n-1),依次升階,一直推到方程y''+p(x)y'+q(x)y=f(x),可得到方程的一個特解y(x)。

④微分運算元法:

微分運算元法是求解不同型別常係數非齊次線性微分方程特解的有效方法,使用微分運算元法求解二階常係數非齊次線性微分方程的特解記憶較為方便,計算難度也可降低。引入微分運算元d/dx=d,d^2/dx^2=d^2,則有 y'=dy/dx=dy,y''=d^2y/dx^2=d^2y

於是y''+p(x)y'+q(x)y=f(x)可化為(d^2+pd+q)y=f(x),令f(d)=d^2+pd+q,稱為運算元多項式,f(d)=d^2+pd+q即為f(d)y=f(x),其特解為y=f(x)/f(d)。

⑤降解法:

如果已知線性微分方程對應齊次方程的一個特解,就可以用降解法求出其解,線性齊次微分方程的特解也可以用降階法求出。

高等數學題,二階常係數非齊次線性微分方程,要詳細解答過程!最

1.非線性微分 方程通解 線性微分方搜尋程的通解 非線性微分方程的特解2.先求線性微分方程的通解,令方程等號右邊為0即得對應的線性方程,對應特徵方程 r 1 r 3 0 故由相關公式,其通解為 y1 ae x be 3x 3.再求非線性方程的特解,根據相關的型別,r 1是 r 1 r 3 0解,不妨...

已知二階非齊次線性微分方程的特解為y1 1,y2 x,y

線性非其次微分方 程的解等於特解加上對應其次微分方程的解 證明 微分方程可回簡化答為l y f x 其中l y 是方程左邊線性運算元,並設y?為方程特解,y 為l y 0的通解,有線性的性質得到l y?y l y?l y 有l y?f x 特解 l y 0 對應通解 所以l y?y f x 證明上面...

求四階常係數齊次線性微分方程,使之有特解 y1 e x,y2 x e x,y3 cos2x,y4 2 sin2x,並求通解

可以bai看出線性無關的四組解為e x,xe x,cos2x,sin2x 所以du特zhi徵根為dao1,1,2i,2i所以特徵根方程為版 r 1 2 r 2i r 2i 0 r 2 2r 1 r 2 4 0r 4 2r 3 5r 2 8r 4 0即原方程為y 2y 5y 8y 4y 0通解為權y ...