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二阶常系数齐次线性微分方程
一.二阶常系数齐次线性方程的解法
(
,
是常数) (1)
为求方程(1)的通解,先求其任意两个线性无关的特解
,
,尝试令特解形式:
(
为待定常数),将其代入(1),得
因为
,故有
(2)
易见,如果
是方程(2)的根,则
就是方程(1)的特解. 称方程(2)为方程(1)的特征方程,其根
,
称为特征根.
1.特征方程(2)有两个不相等的实根
,
.
(1)的通解为
(
,
为任意常数).
2.特征方程(2)有两个相等的实根
.
(1)的通解为
(
,
为任意常数).
3.特征方程(2)有一对共轭复根
,
.
方程(1)的通解为
.
二.n阶常系数齐次线性微分方程的解法
阶常系数齐次线性微分方程的一般形式为
(1)
其特征方程为
.
根据特征方程的根,可按下表直接写出其对应方程的通解:
特征方程的根 |
通解中的对应项 |
是重根 |
|
是重共轭复根 |
|
注:
次代数方程有
个根,而特征方程的每一个根都对应着通解中的一项,且每一项各含一个任意常数,故(1)的通解为
.
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