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线性微分方程解的结构.ppt

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关于线性微分方程

解的结构

第1页,共48页,星期日,2025年,2月5日

高阶线性微分方程的一般理论

n阶线性方程的一般形式为

(n)(n1)

yp1(x)ypn1(x)ypn(x)yf(x).

当f(x)0时,称为n阶齐线性微分方程;

当f(x)0时,称为n阶非齐线性微分方程;

当pi(x)(i1,2,,n)均为常数时,称为常系数方程;

当pi(x)(i1,2,,n)不全为常数时,称为变系数方程。

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二阶线性微分方程的一般形式为

yp(x)yq(x)yf(x)。

当f(x)0时,方程称为齐次方程:

yp(x)yq(x)y0。

通常称第二式为第一式的相对应的齐方程。

注意:我们讨论二阶线性方程的一般理论,

所得结论可自然推广至n阶线性方程中。

复习:一阶线性方程yP(x)yQ(x)

P(x)dxP(x)dxP(x)dx

通解:yCeeQ(x)edx

齐次方程通解Y非齐次方程特解y

这种解法叫常数变易法。

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1.二阶齐次线性微分方程的性质和解的结构

(1)叠加原理:

若y1(x)和y2(x)是二阶齐线性微分方程:

yp(x)yq(x)y0.........(1)的解

则它们的线性组合

c1y1(x)c2y2(x)也是方程(1)的解,

其中、为任意常数不一定相互独立。

c1c2()

证明:令y(x)c1y1(x)c2y2(x),代入方程(1)中,得

(c1y1(x)c2y2(x))p(x)(c1y1(x)c2y2(x))

q(x)(c1y1(x)c2y2(x))

(c1y1(x)c2y2(x))p(x)(c1y1(x)c2y2(x))

q(x)(c1y1(x)c2y2(x))

c1(y1(x)p(x)y1(x)q(x)y1(x))

c2(y2(x)p(x)y2(x)q(x)y2(x))000

即为方程的解。

y(x)cy(x)cy(x)(1)

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推广:若yi(x)(i1,2,.n)是n阶齐线性微分方程

(n)(n1)

yp1(x)ypn1(x)ypn(x)y0.......(2)

n

的解,则它们的线性组合也是方程的解。

y(x)ciyi(x)(2)

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