微分方程例题.ppt

1、例. 解初值问题,解: 分离变量得,两边积分得,即,由初始条件得 C = 1,( C 为任意常数 ),故所求特解为,自行填充空白处的颜色,例. 求下述微分方程的通解:,解: 令,则,故有,即,解得,( C 为任意常数 ),所求通解:,例:,解法 1 分离变量,即,( C 0 ),解法 2,故有,积分,( C 为任意常数 ),所求通解:,例. 解微分方程,解:,则有,分离变量,积分得,代回原变量得通解,即,说明: 显然 x = 0 , y = 0 , y = x 也是原方程的解, 但在,(C 为任意常数),求解过程中丢失了.,例. 求方程,的通解 .,解: 注意 x, y 同号,由一阶线性方程通

2、解公式 , 得,故方程可,变形为,所求通解为,思考与练习,判别下列方程类型:,提示:,可分离 变量方程,齐次方程,线性方程,线性方程,伯努利方程,例. 求解,解:, 这是一个全微分方程 .,用凑微分法求通解.,将方程改写为,即,故原方程的通解为,或,思考: 如何解方程,这不是一个全微分方程 ,就化成上例 的方程 .,但若在方程两边同乘,备用题 解方程,解法1 积分因子法.,原方程变形为,取积分因子,故通解为,此外, y = 0 也是方程的解.,解法2 化为齐次方程.,原方程变形为,积分得,将,代入 ,得通解,此外, y = 0 也是方程的解.,解法3 化为线性方程.,原方程变形为,其通解为,即

3、,此外, y = 0 也是方程的解.,例.,解:,例. 求解,解:,代入方程得,分离变量,积分得,利用,于是有,两端再积分得,利用,因此所求特解为,对于,型方程(n2)，可以令,得,如果能求出其通解,逐次积分n-1次，就可得到原方程的通解,其中C1,C2.,Cn为任意常数.,例. 解初值问题,解: 令,代入方程得,积分得,利用初始条件,根据,积分得,故所求特解为,得,例.,的通解.,解: 特征方程,特征根:,因此原方程通解为,例.,解: 特征方程:,特征根 :,原方程通解:,(不难看出, 原方程有特解,例.,解: 特征方程:,即,其根为,方程通解 :,备用题,为特解的 4 阶常系数线性齐次微分

4、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,常数, 则该方程的通解是 ( ).,设线性无关函数,都是二阶非齐次线,性方程,的解,是任意,例.,提示:,都是对应齐次方程的解,二者线性无关 . (反证法可证),(89 考研 ),例.,已知微分方程,个解,求此方程满足初始条件,的特解 .,解:,是对应齐次方程的解,且,常数,因而线性无关,故原方程通解为,代入初始条件,故所求特解为,有三,例.,的通解为,的通解.,解: 将所给方程化为:,已知齐次方程,求,利用,建立方程组:,积分得,故所求通解为,例.,的通解.,解:,对应齐次方程为,由观察

5、可知它有特解:,令,代入非齐次方程后化简得,此题不需再作变换.,特征根:,设的特解为,于是得的通解:,故原方程通解为,(二阶常系数非齐次方程),代入可得:,例1.,的一个特解.,解: 本题,而特征方程为,不是特征方程的根 .,设所求特解为,代入方程 :,比较系数, 得,于是所求特解为,例2. 求解定解问题,解: 本题,特征方程为,其根为,设非齐次方程特解为,代入方程得,故,故对应齐次方程通解为,原方程通解为,由初始条件得,于是所求解为,解得,例4,的一个特解 .,解: 本题,特征方程,故设特解为,不是特征方程的根,代入方程得,比较系数 , 得,于是求得一个特解,例5.,的通解.,解:,特征方程为,其根为,对应齐次方程的通解为,比较系数, 得,因此特解为,代入方程:,所求通解为,为特征方程的单根 ,因此设非齐次方程特解为,例6.,解: (1) 特征方程,有二重根,所以设非齐次方程特解为,(2) 特征方程,有根,利用叠加原理 , 可设非齐次方程特解为,设下列高阶常系数线性非齐次方程的特解形式:,思考与练习,时可设特解为,时可设特解为,提示:,1 . (填空) 设,2. 已知二阶常微分方程,有特解,求微分方程的通解 .,解: 将特解代入方程得恒等式,比较系数得,故原方程为,对应齐次方程通解:,原方程通解为,例1.,解:,则原方程化为,亦即,其根,则对应的齐次方程的通解为,特征方