05第五節二階線性微分方程解的結構

2021-03-04 09:52:47 字數 1030 閱讀 4104

分布圖示

★ 二階線性微分方程的概念

二階線性微分方程的解的定理

★ 定理1

★ 函式的線性相關和線性無關

★ 定理2定理3定理4

★ 定理5例1

★ 內容小結課堂練習

★ 習題8-5

內容要點:

一、二階線性微分方程解的結構

二階線性微分方程的一般形式是

6.1)

其中、及是自變數的已知函式,函式稱為方程(6.1)的自由項. 當時, 方程(6.1)成為

6.2)

這個方程稱為二階齊次線性微分方程,相應地,方程(6.1)稱為二階非齊次線性微分方程.

定理1 如果函式與是方程(6.2)的兩個解, 則

6.3)

也是方程(6.2)的解,其中是任意常數.

定理2 如果與是方程(6.2)的兩個線性無關的特解,則

就是方程(6.2)的通解,其中是任意常數.

定理3 設是方程(6.1)的乙個特解,而是其對應的齊次方程(6.2)的通解,則

6.4)

就是二階非齊次線性微分方程(6.1)的通解.

定理4 設與分別是方程

與的特解,則是方程

(6.5)

的特解.

定理5 設是方程

(6.6)

的解,其中為實值函式,為純虛數. 則與分別是方程

與的解.

例1 已知是某二階非齊次線性微分方程的三個特解:

(1) 求此方程的通解;

(2) 寫出此微分方程;

(3) 求此微分方程滿足的特解.

解 (1) 由題設知, 是相應齊次線方程的兩個線性無關的解,且是非齊次線性方程的乙個特解,故所求方程的通解為

,其中(2) 因 ①

所以②從這兩個式子中消去即所求方程為

(3) 在①, ②代入初始條件得

從而所求特解為

課堂練習

1.下列函式組在其定義域內哪些是線性無關的?

2.給出n階線性微分方程的n個解, 問能否寫出這個微分方程及其通解?

05第五節二階線性微分方程解的結構

內容分布圖示 二階線性微分方程的概念 二階線性方程的解的性質 定理1 函式的線性相關和線性無關 定理2定理3定理4 定理5例1 內容小結課堂練習 習題8 5 返回 內容要點 一 二階線性微分方程解的結構 二階線性微分方程的一般形式是 6.1 其中 及是自變數的已知函式,函式稱為方程 6.1 的自由項...

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