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文档简介
1 第三节二阶常系数线性微分方程的解法 一 二阶常系数线性微分方程解的性质与通解的结构 二阶常系数线性微分方程的标准形式 其中a b是常数 1 2 称为二阶常系数齐次线性微分方程 2 二阶常系数齐次线性方程解的性质 回顾 一阶齐次线性方程 1 方程 1 的任意两个解的和仍是 1 的解 2 方程 1 的任意一个解的常数倍仍是 1 的解 3 二阶常系数齐次线性方程解的性质 1 方程 2 的任意两个解的和仍是 2 的解 2 方程 2 的任意一个解的常数倍仍是 2 的解 也是 2 的解 称线性无关 则上式为 2 的通解 定理1 2 4 二 二阶常系数齐次线性方程的解法 代数方程 3 称为微分方程 2 的特征方程 它的根称为特征根 或特征值 3 2 5 故它们线性无关 因此 2 的通解为 3 情形1 6 情形2 7 情形3 可以证明 是 2 的解 且线性无关 所以方程 2 的通解为 8 小结 特征根的情况 通解的表达式 实根 实根 复根 9 解 特征方程为 故所求通解为 例1 例2 解 特征方程为 解得 故所求通解为 特征根为 10 解 特征方程为 故通解为 例3 特征根为 11 对应齐次方程 三 二阶常系数非齐次线性方程解的性质及求解法 1 2 1 方程 1 的任意一个解加上方程 2 的任意一个解是 1 的解 2 方程 1 的任意两个解之差是 2 的解 定理2 那么方程 1 的通解为 12 问题归结为求方程 1 的一个特解 只讨论f x 的两种类型 用待定系数法求解 对应齐次方程 三 二阶常系数非齐次线性方程解的性质及求解法 1 2 那么方程 1 的通解为 定理2 13 则 14 情形1 若r不是特征根 即 情形2 若r是特征方程的单根 即 15 情形3 若r是特征方程的二重根 即 16 综上讨论 设特解为 其中 17 解 对应齐次方程通解 特征方程 特征根 例4 代入原方程 得 18 解 对应齐次方程通解 特征方程 特征根 代入方程 原方程通解为 例5 得 19 解 对应齐次方程通解 特征方程 特征根 例6 代入方程 得 20 解 对应齐次方程通解 特征方程 特征根 例6 注意 现即 即得 这样比代入原方程要简便得多 21 解 例7 对应齐次方程通解 特征方程 特征根 22 此时原方程的通解为 23 可以证明 方程 1 具有如下形式的特解 24 解 例8 所求通解为 对应齐次方程通解 特征方程 特征根 代入原方程 得 25 解 例9 所求通解为 对应齐次方程通解 特征方程 特征根 代入原方程 得 26 定理3 非齐次线性方程的叠加原理 和 的特解 的一个特解 27 例10 解 代入得 28 解 代入得 原方程通解为 例10 29 解 例11 是对应齐次方程的通解 但没有原方程的特解 故 B 也不对 二阶非齐次线性微分方程 30 31 解 例1
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