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二阶 第五节 线性常系数齐次微分方程 基本思路: 求解常系数线性齐次微分方程 求特征方程(代数方程)之根 转化 第四章 1 二阶常系数齐次线性微分方程: 和它的导数只差常数因子, 代入得 称为微分方程的特征方程, 1. 当时, 有两个相异实根 方程有两个线性无关的特解: 因此方程的通解为 ( r 为待定常数 ), 所以令的解为 则微分 其根称为特征根. 2 2. 当时, 特征方程有两个相等实根 则微分方程有一个特解 设另一特解 ( u (x) 待定) 代入方程得: 是特征方程的重根 取 u = x , 则得因此原方程的通解为 3 3. 当时, 特征方程有一对共轭复根 这时原方程有两个复数解: 利用解的叠加原理 , 得原方程的线性无关特解: 因此原方程的通解为 4 小结: 特征方程: 实根 特 征 根通 解 以上结论可推广到高阶常系数线性微分方程 . 5 例1.的通解. 解: 特征方程 特征根: 因此原方程的通解为 6 解: 特征方程 有重根 因此原方程的通解为 利用初始条件得 于是所求初值问题的解为 例2. 求解初值问题 7 例3: 求 的通解 解; 特征方程为 (共轭复根) 由公式得方程通解 由上面的讨论可知:求二阶常系数线性齐次方程 的通解,并不需要进行积分运算,只要解代数方程 求出特征方程的根,就可写出方程的通解。(这种求 解的方法可以推广到 n 阶常系数线性齐次方程上去。 8 例4. 解: 特征方程: 特征根为 则方程通解 : 9 例5. 解: 特征方程: 特征根 : 原方程通解: (不难看出, 原方程有特解 10 例6: 求由所满足的三阶常系数 齐次方程。 解: 可得特征方程为: 则三阶的齐次方程为 11 例7 为特解的 4 阶常系数线性齐次微分方程, 并求其通解 . 解: 根据给定的特解知特征方程有根 : 因此特征方程为 即 故所求方程为 其通解为 12 内容小结 特征根: (1) 当时, 通解为 (2) 当时, 通解为 (3) 当时, 通解为 可推广到高阶常

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