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微分方程的特解怎么求

時間:2025-02-02 23:11:55 瀏覽量:

一般式是這樣的ay''+by'+cy=f(x)

第一步:求特征根

令ar2+br+c=0,解得r1和r2兩個值,(這里可以是復數(shù),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)是關于x的多項式,且λ經(jīng)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都是待定系數(shù))

1、若λ不是特征根 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不是特征根,y*=e^λx*Q(x)(Acosβx+Bsinβx)

2、若α+βi是特征根,y*=e^λx*x*Q(x)(Acosβx+Bsinβx)(注:AB都是待定系數(shù))

第四步:解特解系數(shù)

把特解的y*'',y*',y*都解出來帶回原方程,對照系數(shù)解出待定系數(shù)。

最后結(jié)果就是y=通解+特解。

通解的系數(shù)C1,C2是任意常數(shù)。

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