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二阶常系数齐次线性微分方程
一、定义
ypyqy0二阶常系数齐次线性方程
ypyqyf(x)二阶常系数非齐次线性方程
其中p、q为常数
2
二、线性微分方程的解的结构
1.二阶齐次方程解的结构:
ypyqy0(1)
问题:一定是通解吗?
yc1y1c2y2
3
例如yy0,y1cosx,y2sinx,
y2
且tanx常数,yc1cosxc2sinx.
y1
4
三、二阶常系数齐次线性方程解法
-----特征方程法
设yerx,将其代入方程,得
(r2prq)erx0erx0,
故有r2prq0特征方程
pp24q
特征根r,
1,22
特征根
5
有两个相等的实根(0)
p一特解为r1x
rr,y1e,
122
设r1x
y2u(x)e,
将,,代入原方程并化简,
y2y2y2
2
u(2r1p)u(r1pr1q)u0,
则r1x
知u0,取u(x)x,y2xe,
r1xr1x
得齐次方程的通解为yC1eC2xe
r1x
=(C1C2x)e;
6
有两个不相等的实根(0)
pp24qpp24q
r,r,
1222
两个线性无关的特解
r1xr2x
y1e,y2e,
r1xr2x
得齐次方程的通解为yC1eC2e;
7
有一对共轭复根(0)
ri,(i)x
1y1e,
(i)x
r2i,y2e,
由欧拉公式eicosisin
(i)xxixx
y1eeeecosxisinx,
(i)xxixx
y2eeeecosxisinx,
8
9
1
重新组合y(yy)excosx,
1212
1
y(yy)exsinx,
22i12
y
、仍是方程的解,且1
y1y