高等数学(简明版-理工类)
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微分方程的定义
微分方程的解
可分离变量法
齐次方程的概念
可化为齐次方程的微分方程求法
求解一阶线性微分方程
伯努利方程的解法
y的二阶导等于一个关于x的函数
y的二阶导等于一个关于x和y的一阶导的函数
y的二阶导等于一个关于y和y的一阶导的函数
二阶微分方程的解
求二阶微分方程的通解
二阶非齐次微分方程的通解
二阶线性微分方程的特解
带虚数的二阶线性微分方程的解
二阶常系数齐次线性方程的解法
n阶常系数齐次线性微分方程的解法
右端函数为x的一个M次多项式与指数函数的乘积
右端函数为x的一个M次多项式与指数函数、正弦(余弦)函数的乘积
欧拉方程的解法
常系数线性微分方程组的解法
串联电路问题
弹簧问题
 
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二阶线性微分方程
一.二阶线性微分方程的概念
   二阶线性微分方程的一般形式是
                ,       (1)
其中是自变量的已知函数,函数称为方程(1)的自由项.
二.二阶线性微分方程解的定理1
                 (1)
 如果函数是方程(1)的两个解,则
                                      
也是方程(1)的解,其中是任意常数.
三.二阶线性微分方程解的定理2
               (2)
是方程(1)的两个线性无关的特解,则
                            
就是方程(2)的通解,其中是任意常数.
四.二阶线性微分方程解的定理3
                          (3)
                             (4)
是方程(3)的一个特解,而是其对应的齐次方程(4)的通解,则
                                             
就是二阶非齐次线性微分方程(3)的通解.
五.二阶线性微分方程解的定理4
   设分别是方程
             
的特解,则是方程
                            
的特解.
六.二阶线性微分方程解的定理5
   设是方程
                     
的解,其中为实值函数,为纯虚数. 则分别是方程
             
的解.

七.解线性微分方程的降阶法
       ,                  (1)
是方程(1)的一个已知非零特解,作变量替换
                               ,                              (2)
其中为待定函数,求的一阶和二阶导数,得
        
将它们代入(1)式,得
     ,(3)
再作变量替换,得
                      
分离变量得
                     
两边积分得
                      (为任意常数).
积分,得
                 (为任意常数).
代回原变量,就得到方程(1)的通解
                    .
这个公式称为二阶线性微分方程的刘维尔公式.
八.常数变易法
   设有二阶非齐次线性方程
                                 (1)
如果其对应的齐次方程的通解为
                          
则可通过如下的常数变易法求得非齐次方程的通解:
设非齐次方程(1)的特解为
                                                (2)
其中是两个待定函数,对求导数,得
                   
把(2)代入(1)中,可得到确定的一个方程. 因为这里有两个未知函数,所以还需添加一个条件. 为计算方便,我们补充如下条件:. 这样,
             
代入方程(1)中,经整理得
                          .
与补充条件联立,得方程组
                         .                 (3)
因为线性无关,故其系数行列式
                       
所以上述方程组有唯一解,解得
       .
积分并取其一个原函数,得
                
于是,所求特解为
                 .
所求方程(1)的通解
        .


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