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文档简介

,机动 目录 上页 下页 返回 结束,二阶线性微分方程解的结构,第五节(1),二、二阶线性微分方程解的结构,一、二阶线性微分方程举例,一、二阶线性微分方程举例,当重力与弹性力抵消时, 物体处于 平衡状态,例1. 质量为m的物体自由悬挂在一端固定的弹簧上,力作用下作往复运动,解:,阻力的大小与运动速度,下拉物体使它离开平衡位置后放开,若用手向,物体在弹性力与阻,取平衡时物体的位置为坐标原点,建立坐标系如图.,设时刻 t 物位移为 x(t).,(1) 自由振动情况.,弹性恢复力,物体所受的力有:,(虎克定律),成正比, 方向相反.,建立位移满足的微分方程.,机动 目录 上页 下页 返回 结束,据牛顿第二定律得,则得有阻尼自由振动方程:,阻力,(2) 强迫振动情况.,若物体在运动过程中还受铅直外力,则得强迫振动方程:,机动 目录 上页 下页 返回 结束,二阶线性微分方程,时, 称为二阶非齐次线性微分方程 ;,时, 称为二阶齐次线性微分方程.,机动 目录 上页 下页 返回 结束,证毕,二、二阶线性微分方程解的结构,是二阶齐次线性方程,的两个解,也是该方程的解.,证:,代入方程左边, 得,(叠加原理),定理1.,机动 目录 上页 下页 返回 结束,说明:,不一定是所给二阶方程的通解.,例如,是某二阶齐次方程的解,也是齐次方程的解,并不是通解,但是,则,为解决通解的判别问题,下面引入函数的线性相关与,线性无关概念.,机动 目录 上页 下页 返回 结束,定义,是定义在区间 I 上的,两个函数,使得,则称这 两个函数在 I 上线性相关,否则称为线性无关.,例如,,在( , )上都有,故它们在任何区间 I 上都线性相关;,又如,,若在某区间 I 上,必需全为 0 ,可见,在任何区间 I 上都 线性无关.,若存在不全为 0 的常数,机动 目录 上页 下页 返回 结束,线性相关,线性无关,const,机动 目录 上页 下页 返回 结束,定理 2.,是二阶齐次线性方程的两个线,性无关特解, 则,数) 是该方程的通解.,例如, 方程,有特解,且,常数,故方程的通解为,(自证),机动 目录 上页 下页 返回 结束,是二阶非齐次线性方程,的一个特解,是其对应齐次方程的通解,定理 3

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