微分方程解的概念
代入微分方程能使方程成为恒等式的函数称为该微分方程的解. 例如,可以验证函数
和
都是微分方程的解,其中为任意常数;而函数
和
都是微分方程的解,其中,均为任意常数.
微分方程的解可能含有也可能不含有任意常数.
一般地,微分方程的不含有任意常数的解称为微分方程的特解. 含有相互独立的任意常数,且任意常数的个数与微分方程的阶数相等的解称为微分方程的通解(一般解). 所谓通解的意思是指:当其中的任意常数取遍所有实数时,就可以得到微分方程的所有解(至多有个别例外).
注:这里所说的相互独立的任意常数,是指它们不能通过合并而使得通解中的任意常数的个数减少.
例如,上述和分别为其微分方程的特解,而和分别为其微分方程的通解. 许多实际问题都要求寻找满足某些附加条件的解,此时,这类附加条件就可以用来确定通解中的任意常数,这类附加条件称为初始条件,也称为定解条件.
一般地,一阶微分方程的初始条件为
,
其中、和都是已知常数.
带有初始条件的微分方程称为微分方程的初值问题.
例如,一阶微分方程的初值问题,记为
(1)
微分方程的解的图形是一条曲线,称为微分方程的积分曲线. 初值问题(1)的几何意义是:求微分方程的通过点的那条积分曲线. 二阶微分方程的初值问题,记为
(2)
其几何意义是:求微分方程的通过点且在该点处的切线斜率为的那条积分曲线.
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