偏微分方程分类与标准型_第1页
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文档简介

1、第二章二阶线性偏微分方程的分类和标准形式,2.1常微分方程的解(综述)2.2二阶线性偏微分方程的分类2.3二阶线性偏微分方程的简化2.4三种方程的简化形式,2.1常微分方程的解(综述),1。二阶常系数线性方程的标准形式,2。二阶常系数线性齐次微分方程的解,特解如下:(3)当有一对共轭复根时,齐次方程的通解为,特征根为,特解为:(2)当有两个相等的实根时,可归纳如下:二阶常系数线性齐次微分方程的解,利用欧拉公式,例:求出下列方程的通解, 所以方程的通解是,得到,(2)特征方程有两个不等的实数根,所以方程的通解是:取上述公式的导数,得到,代入上述两个公式,得到,求解这个方程组,得到,所以特解是:(

2、2)相应的齐次方程是:(3)通解结构是3360,(3)二阶常系数非齐次线性方程,(1)非齐次。 2.变量代换和方程转换:(1)变量代换:(2)通式改为:系数为:变量代换是研究偏微分方程的有效手段。适当的变换可以简化方程并容易求解。注意:变量替换必须是非奇异变换。非奇异变换:雅可比行列式在点(x0,y0)不等于零,即:那么点(x0,y0)周围的变换是可逆的。3。方程简化,4。特殊解决方案,5。特征方程和特征曲线,1。特征方程,2。解决方案,3。特征曲线,例2.1.1判断偏微分方程的类型并简化它,解,特征方程,特征方程的解,特征线,阶,双曲方程,特征方程:从而得到方程的一族特征线如下:自变量代换,(因为它与必要的函数无关,可取最简单的函数形式,即,=x或=y),简化后原方程的标准形式为:特征解:例2。判断偏微分方程的类型并简化:解:因此,该方程是双曲型偏微分方程,其特征方程例3:判断偏微分方程的类型并简化:解:特征方程,解:特征线:凌:双曲型方程,第2章:复习思维问题和作业,写出二阶常系数线性齐次微分方程的特征方程和特征根。2.简述二阶常系数线性齐次微分方程的求解步骤。3.写出二阶线性偏微分方程的判别公式及其分类原则。4.解释独立变量的非奇异变换的含义。5.简述简化二阶线性偏微分方程的基本

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