常微分方程中常用的解題方法

2022-05-11 01:41:58 字數 1043 閱讀 4678

1、變數分離法,一階常微分方程求解有兩個重要的方法:一是變數分離方法,二是全微分方程及積分因子的方法。其中前者是通過適當的變形及變換,將自變數、自變數的微分和因變數的微分分別置於方程的兩端,然後分別進行積分即可得方程的通解後者則是尋求適當的積分因子,將方程化為通解的恰當方程,進一步得通解。

如求方程的通解。

y=0是解,若y 0,分離變數,得,兩端分別積分,得ln|y|=x^2+c。所以原方程通解(c r)

2、積分因子的方法 ,形如m(x,y)dx+n(x,y)dy=0 的一階微分方程,因為其中x和y的地位對等性,所以較之於一階微分方程的常見形式更具有一般性。若該方程中有則存在u(x,y),使得 du(x,y)=m(x,y)dx+n(x,y)dy,此時,該方程稱為恰當微分方程,其通解為u(x,y) =c。當然大部分的方程並不是恰當微分方程,但是我們可以尋求與其通解的恰當微分方程,即可以尋求積分因子 (x,y) ,使得通解方程 m(x,y)dx+ n(x,y)dy=0為恰當方程。

積分因子的方法為求解一般的一階微分方程提供了一種全新的思路。例如求解ydx+(y-x)dy=0 解:只與y有關,所以可以尋求形如 (y)的積分因子,代入,得,故與原方程通解的恰當方程為,求其通解為。

3、待定係數的方法,待定係數的方法是大學數學分析類學科中應用較為廣泛的一種方法。在常微分方程中,該方法主要體現在已利用定性分析、解的結構或其他方法確定了解的形式,但是其中具體係數未定,這時我們往往將形式解代入微分方程,進一步求得係數或係數函式。應用該方法的關鍵在與確定的形式。

例如,求解方程解:相應齊次線性方程的特徵根為 =+-1 ,因為i 不是特徵根,所以可以尋找形如 x'(t)=acost+bsint 的特解,代入原方程,得-2acost-2bsint=cost ,解得所以 ,從而原方程通解為

4、引數的方法,引數解法是常微分方程中重要而常用的方法之一,引數解法是一種變數變化的方法,即在常微分方程中引人乙個或幾個新的變數,並用該變數表示方程中未知函式,表示式即為方程的引數解,新變數即稱參變數,引數解法往往能解決一些基本方法不能解決的問題。例如,求解方程

解 :令y'=p=tx,代入方程,得,所以,從而,積分得

所以原方程的通解為

常微分方程

第一節基本概念 一 基本知識 1 微分方程的概念 1 微分方程 含有未知函式的導數 或微分 的方程稱為微分方程 未知函式為一元函式的叫常微分方程 未知函式為多元函式的叫偏微分方程 2 微分方程的階 方程中未知函式導數的最高端數叫該微分方程的階,同時該方程就叫做階微分方程 3 微分方程的解 使微分方程...

常微分方程

一 單項選擇題 1.下列四個微分方程中,三階常微分方程有 個 12 34 a.1b.2c.3d.4 a.n階常係數非齊線性常微分方程 b.n階變係數非齊線性常微分方程 c.n階變係數非線性常微分方程d.n階常係數非線性常微分方程.3.微分方程的乙個解是 abcd.4.是某個初值問題的唯一解,其中方程...

微積分 常微分方程解題方法

1.幾個基本定義 1 微分方程 凡含有未知函式的導數或微分的方程叫微分方程.實質 聯絡自變數,未知函式以及未知函式的某些導數 或微分 之間的關係式.分類1 常微分方程 未知函式為一元函式 偏微分方程 未知函式為多元函式 分類2 微分方程的階 微分方程中出現的未知函式的最高端導數的階數稱之.一階微分方...