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二阶常系数齐次线性微分方程 .ppt

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二阶常系数齐次线性微分方程

一、定义

ypyqy0二阶常系数齐次线性方程

ypyqyf(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:

ypyqy0(1)

问题:一定是通解吗?

yc1y1c2y2

3

例如yy0,y1cosx,y2sinx,

y2

且tanx常数,yc1cosxc2sinx.

y1

4

三、二阶常系数齐次线性方程解法

-----特征方程法

设yerx,将其代入方程,得

(r2prq)erx0erx0,

故有r2prq0特征方程

pp24q

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

rr,y1e,

122

设r1x

y2u(x)e,

将,,代入原方程并化简,

y2y2y2

2

u(2r1p)u(r1pr1q)u0,

则r1x

知u0,取u(x)x,y2xe,

r1xr1x

得齐次方程的通解为yC1eC2xe

r1x

=(C1C2x)e;

6

有两个不相等的实根(0)

pp24qpp24q

r,r,

1222

两个线性无关的特解

r1xr2x

y1e,y2e,

r1xr2x

得齐次方程的通解为yC1eC2e;

7

有一对共轭复根(0)

ri,(i)x

1y1e,

(i)x

r2i,y2e,

由欧拉公式eicosisin

(i)xxixx

y1eeeecosxisinx,

(i)xxixx

y2eeeecosxisinx,

8

9

1

重新组合y(yy)excosx,

1212

1

y(yy)exsinx,

22i12

y

、仍是方程的解,且1

y1y

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