微分方程的特解代入原式怎麼求微分方程的特解怎麼求

2021-03-09 16:38:20 字數 4158 閱讀 4415

1樓:新華社作文主編

解答微分方程y''-3y'+2y=xex對應的齊次微分方程為y''-3y'+2y=0

特徵方程為t2-3t+2=0

解得t1=1,t2=2

故齊次微分方程對應的通解回y=答c1ex+c2e2x

因此,微分方程y''-3y'+2y=xex對應的非齊次微分方程的特解可設為y*=x(ax+b)ex=(ax2+bx)ex

y*'=[ax2+(2a+b)x+b]ex

y*''=[ax2+(4a+b)x+(2a+2b)]ex

將y*,y*',y*''代入微分方程y''-3y'+2y=xex消去ex即可得到:

[ax2+(4a+b)x+(2a+2b)]-3[ax2+(2a+b)x+b]+2(ax2+bx)=x

-2ax+2a-b=x

−2a=1

2a+b=0

a=−1

2b=1

所以,非齊次微分方程的特解為y*=(−12

x2+x)ex

由於非齊次微分方程的通解=齊次微分方程的通解+非齊次微分方程的特解

所以,微分方程y''-3y'+2y=xex的通解為y+y*=(−12

x2+x+c1)ex+c2e2x.

2樓:匿名使用者

1º求齊次通解

∵微分方程y''-3y'+2y=xex

對應的齊次微分方程: y''-3y'+2y=0特徵方程:t2-3t+2=0

解得t1=1,t2=2

∴齊版次通解y=c1ex+c2e2x

2º求非權齊特解

設y''-3y'+2y=xex對應的非齊特解:

y。=x(ax+b)ex=(ax2+bx)ex則 y。'=[ax2+(2a+b)x+b]exy。

''=[ax2+(4a+b)x+(2a+2b)]ex代入原方程y''-3y'+2y=xex可得:

[ax2+(4a+b)x+(2a+2b)]-3[ax2+(2a+b)x+b]+2(ax2+bx)=x

整理得-2ax+2a-b=x

則−2a=1,2a-b=0

解得a=−1/2,b=-1

∴非齊次微分方程的特解:

y。=(−1/2x2-x)ex

3º通解

∴微分方程y''-3y'+2y=xex的通解:

y+y。=c1·ex+c2·e2x-(1/2x2+x)·ex

微分方程的特解怎麼求

3樓:安貞星

二次非齊次微分方程的一般解法

一般式是這樣的ay''+by'+cy=f(x)

第一步:求特徵根

令ar²+br+c=0,解得r1和r2兩個值,(這裡可以是複數,例如(βi)²=-β²)

第二步:通解

1、若r1≠r2,則y=c1*e^(r1*x)+c2*e^(r2*x)

2、若r1=r2,則y=(c1+c2x)*e^(r1*x)

3、若r1,2=α±βi,則y=e^(αx)*(c1cosβx+c2sinβx)

第三步:特解

f(x)的形式是e^(λx)*p(x)型,(注:p(x)是關於x的多項式,且λ經常為0)

則y*=x^k*q(x)*e^(λx) (注:q(x)是和p(x)同樣形式的多項式,例如p(x)是x²+2x,則設q(x)為ax²+bx+c,abc都是待定係數)

1、若λ不是特徵根 k=0 y*=q(x)*e^(λx)

2、若λ是單根 k=1 y*=x*q(x)*e^(λx)

3、若λ是二重根 k=2 y*=x²*q(x)*e^(λx)(注:二重根就是上面解出r1=r2=λ)

f(x)的形式是e^(λx)*p(x)cosβx或e^(λx)*p(x)sinβx

1、若α+βi不是特徵根,y*=e^λx*q(x)(acosβx+bsinβx)

2、若α+βi是特徵根,y*=e^λx*x*q(x)(acosβx+bsinβx)(注:ab都是待定係數)

第四步:解特解係數

把特解的y*'',y*',y*都解出來帶回原方程,對照係數解出待定係數。

最後結果就是y=通解+特解。

通解的係數c1,c2是任意常數。

拓展資料:

微分方程

微分方程指描述未知函式的導數與自變數之間的關係的方程。微分方程的解是一個符合方程的函式。而在初等數學的代數方程,其解是常數值。

高數常用微分表

唯一性存在定一微 分程及約束條件,判斷其解是否存在。唯一性是指在上述條件下,是否只存在一個解。針對常微分方程的初值問題,皮亞諾存在性定理可判別解的存在性,柯西-利普希茨定理則可以判別解的存在性及唯一性。

針對偏微分方程,柯西-克瓦列夫斯基定理可以判別解的存在性及唯一性。 皮亞諾存在性定理可以判斷常微分方程初值問題的解是否存在。

4樓:匿名使用者

微分方程的特解步驟如下:

一個二階常係數非齊次線性微分方程,首先判斷出是什麼型別的。

然後寫出與所給方程對應的齊次方程。

接著寫出它的特徵方程。由於這裡λ=0不是特徵方程的根,所以可以設出特解。

把特解代入所給方程,比較兩端x同次冪的係數。

舉例如下:

5樓:耐懊鶴

∵齊次方程y''-5y'+6y=0的特徵方程是r²-5r+6=0,則r1=2,r2=3

∴齊次方程y''-5y'+6y=0的通解是y=c1e^(2x)+c2e^(3x) (c1,c2是積分常數)

∵設原方程的解為y=(ax²+bx)e^(2x)

代入原方程,化簡整理得-2axe^(2x)+(2a-b)e^(2x)=xe^(2x)

==>-2a=1,2a-b=0

==>a=-1/2,b=-1

∴原方程的一個解是y=-(x²/2+x)e^(2x)

於是,原方程的通解是y=c1e^(2x)+c2e^(3x)-(x²/2+x)e^(2x) (c1,c2是積分常數)

∵y(0)=5,y'(0)=1 ==>c1+c2=5,2c1+3c2-1=11

∴c1=3,c2=2

故原方程在初始條件y(0)=5,y'(0)=1下的特解是y=3e^(2x)+2e^(3x)-(x²/2+x)e^(2x)

即y=(3-x-x²/2)e^(2x)+2e^(3x).

6樓:匿名使用者

微分方程的特解怎麼求?你是80我也不會。有時間我告訴你。

7樓:匿名使用者

這個提示非常難的,我覺得具有這方面的學生或者是老師幫來解答,知道你是學生還是什麼?如果你是學生的話,你可以問以前老師,不要不好意思的

2階常係數非齊次線性微分方程求通解 如圖 (幫忙寫下特解帶到原式後a和b是怎麼求的 謝謝)

8樓:匿名使用者

^^^y=(ax^2+bx)e^x

y'=(2ax+b)e^x+(ax^2+bx)e^x=(ax^2+2ax+bx+b)e^x

y''=(2ax+2a+b)e^x+(ax^2+2ax+bx+b)e^x=(ax^2+4ax+bx+2a+2b)e^x

代入原式:

(ax^2+4ax+bx+2a+2b)e^x-3(ax^2+2ax+bx+b)e^x+2(ax^2+bx)e^x=xe^x

對照等式

版兩邊各項得權:

(4a+b)-3(2a+b)+2(b)=1(2a+2b)-3(b)=0

求出a=-1/2,b=-1

急!大神來指教一下高數微分方程。這個「代入原式」我怎麼算不出來?能幫我寫過程嗎?我基礎太差。。 20

9樓:王鳳霞醫生

首先考慮線性方程

來y''-2y'+5y=0的解自

其特徵方程r^2-2r+5=0

可求出r1,2=1±2i

所以線性方程的解為y=e^x * (ucos2x+vsin2x) (1表現在e^(1x),2則表現在cos2x和sin2x,x前的係數)

再考慮非其次方程的解

由於e^x *cos2x 中(e^(1x) * cos2x (有1,2)),於是1+2i是單根

所以特解y*=xe^x * (ucos2x+vsin2x) (特解是在通解的基礎上乘以x^n,

當非其次的f(x)的λ不是特徵方程的根時,n=0,也就是特解和通解是同一個形式

當λ是特徵方程的單根時,n=1,重根的話,n=2)

求微分方程特解通解,微分方程已知特解求通解

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