高等數學小練習題求二階線性常係數微分方程的通解

2021-03-03 21:31:17 字數 3637 閱讀 9471

1樓:匿名使用者

特徵方程 r^2-5r+6 = 0, 特徵根 r=2, r=3

對於微分方程 y''-5y'+6y = 4, 得特解 y = 2/3;

對於微分方程 y''-5y'+6y = -3e^(2x), λ=2 是單特徵值,

則 特解形式應設為 y = axe^(2x),代入微分方程得 a = 3, 則特解是 y = 3xe^(2x)。

於是 原微分方程的通解是

y = ae^(2x) + be^(3x) + 2/3 + 3xe^(2x),

其中 a, b 為積分常數。

高等數學 二階線性常係數微分方程問題求解

2樓:匿名使用者

y''+y=x^2先求齊次通解,就是求我用y''+y=0來表示了。特徵方程,r方+1=0,r=0±i,齊次通解y=c1e^0xcosx+c2e^0xsinx=c1cosx+c2sinx

因為是x方,設非齊次的特解為y*=x^k(ax方+bx+c)e^0x,入=0,通過入來確定k值,入=0不是特徵方程的根,所以k取0,所以y*=(ax^2+bx+c),將特解代入原方程確定係數,然後非齊次的通解=齊通加非齊特。

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!最好發**清楚一點

3樓:王磊

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,

不妨設特解y2=x(cx+d)e^(-x),帶入原方程可解得c=-1/8,d=-1/16

即非線性微分方程的特解:y2=x(-x/8-1/16)e^(-x)4.所求通解y=y1+y2==x(-x/8-1/16)e^(-x)+ae^(-x)+be^(3x),其中a,b為任意常數。

高等數學,常微分方程,求二階常係數非齊次線性微分方程。

4樓:匿名使用者

^y2-y1=-e^(2x)-e^(-x),y3-y1=e^(-x)是二階常係數齊次線性微分方程的解,

所以它對應的特徵方程的特徵根是2,-1,

於是二階常係數齊次線性微分方程是y''-y'-2y=0,xe^x是y''-y'-2y=f(x)的解,(xe^x)'=(1+x)e^x,

[(1+x)e^x]'=(2+x)e^x,所以f(x)=(2+x-1-x-2x)e^x=(1-2x)e^x.

所以所求的二階常係數非齊次線性微分方程是y''-y'-2y=(1-2x)e^x.

二階常係數齊次線性微分方程 通解

5樓:匿名使用者

y'' - 2y' + 5y = 0,

設y = e^[f(x)],則

y' = e^[f(x)]*f'(x),

y''= e^[f(x)]*[f'(x)]^2 + e^[f(x)]*f''(x).

0 = y'' - 2y' + 5y = e^[f(x)]*[f'(x)]^2 + e^[f(x)]*f''(x) - 2e^[f(x)]*f'(x) + 5e^[f(x)],

0 = [f'(x)]^2 + f''(x) - 2f'(x) + 5,

當f(x) = ax + b, a,b是常數時。

f''(x) = 0,

f'(x) = a.

0 = a^2 - 2a + 5.

2^2 - 4*5 = -16 < 0.(2^2-4*5)^(1/2)=4i.

a = [2 + 4i]/2 = 1 + 2i或a = [2-4i]/2 = 1 - 2i.

y = e^[f(x)] = e^[ax+b] = e^[(1+2i)x + b] = e^[x+b]*e^(2ix)

或 y = e^[f(x)] = e^[ax+b] = e^[(1-2i)x + b] = e^[x+b]*e^(-2ix)

因2個解都滿足微分方程。所以,微分方程的實函式解為,

y = e^[x+b]*e^(2ix) + e^[x+b]*e^(-2ix) = e^[x+b][e^(2ix)+e^(-2ix)] = 2e^[x+b][cos(2x)]

或 y = e^[x+b]*e^(2ix) - e^[x+b]*e^(-2ix) = e^[x+b][e^(2ix)-e^(-2ix)] = 2e^[x+b][sin(2x)]

微分方程的實函式的通解為,

y = 2c1e^[x+b][cos(2x)] + 2c2e^[x+b][sin(2x)]

= e^x[2c1e^bcos(2x) + 2c2e^bsin(2x)]

其中,c1,c2 是任意常數。

記 c1 = 2c1e^b, c2 = 2c2e^b,

有 y = e^x[c1cos(2x) + c2sin(2x)]

c1,c2為任意常數。

這個,可能就是特徵方程無實數根時,通解的由來吧~~

【俺記憶力很差,公式都記不住,全靠傻推。。

這樣的壞處是費時,好處是,自己推1遍,來龍去脈就清楚1些了。

不知道,俺的傻推過程對你的疑問有點幫助沒~~】

6樓:吉祿學閣

r是微分方程的特徵值,它是通過方程r^2-2r+5=0來求出的。

將其看成一元二次方程,判別式=4-20=-16<0,說明方程沒有實數根,但在複數範圍內有根,根為: r1=1+2i r2=1-2i;

在複數領域中,z1=a+bi 和z2=a-bi, 及兩個複數的實數部分相等,虛數部分互為相反數的複數稱為共軛複數;所以本題的兩個特徵值符合這一關係,故謂共軛復根。

7樓:風長月

就是解r^2-2r+5=0這個方程

r^2-2r+1=-4

(r-1)^2=-4

所以r1=1+2i r2=1-2i

應該沒有什麼難理解的啊

8樓:匿名使用者

r^2-2r+5=0

δ=b^2-4ac=16<0

所以這個方程沒有實根,而是是2個共軛復根。

復根就是用複數

表示的根

複數是比實數更大範圍的數, 由實部和虛部組成。

虛部有個i,i^2=-1,如設實數m,n,則複數可以表示為m+ni,m是實部,ni為虛部。

其中m+ni和m-ni是共軛關係,就是虛部是相反數,實部相等的兩複數!

復根一元二次方程的解法是m=-b/2a n=(根號下|δ|)/2a希望您能明白

9樓:邢俊傑

r^2-2r+5=0 在實數域內你能

得到根麼?在複數域內則可得到一對共軛復根,事實上任何實係數一元多次方程若有虛根,則虛根必共軛成對出現!

當然你可能更想知道怎麼由這對共軛根得到該微分方程的通解,這問題個根據兩種情況解決

1)你只是學簡單地高等數學,或者搞工程技術,那麼只需要記住怎麼由該虛根求得微分方程通解就行了,就是記住公式,記住虛根實虛部和微分方程通解的對應關係(或稱為微分方程解的結構)

2)你對求解過程非常感興趣,或者是學專業數學的,那麼你可以參考任何一本專業講常微分方程的書籍,都能得到你的答案

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