线性微分方程解的结构.ppt
关于线性微分方程
解的结构
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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)(n1)
yp1(x)ypn1(x)ypn(x)yf(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)(i1,2,,n)均为常数时,称为常系数方程;
当pi(x)(i1,2,,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
yp(x)yq(x)yf(x)。
当f(x)0时,方程称为齐次方程:
yp(x)yq(x)y0。
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yP(x)yQ(x)
P(x)dxP(x)dxP(x)dx
通解:yCeeQ(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:
yp(x)yq(x)y0.........(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))000
即为方程的解。
y(x)cy(x)cy(x)(1)
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推广:若yi(x)(i1,2,.n)是n阶齐线性微分方程
(n)(n1)
yp1(x)ypn1(x)ypn(x)y0.......(2)
n
的解,则它们的线性组合也是方程的解。
y(x)ciyi(x)(2)