微分方程的求解方法

微分方程的求解方法文章目录前言 首先介绍一些关于微分方程的概念 在考研范围内的微分方程有哪几类 微分方程的求解方法 1 一阶微分方程的求解 可分离变量型的解法 齐次型的解法 一阶线性型的解法 重难点 2 二阶可降阶微分方程的求解 3 高阶常系数线性微分方程的求解前言本文主要介绍了考研范围的微分方程的求解类型及对应的求解方法 主要内容参考自张宇 闭关修炼 希望本文对您有所帮助 首先介绍一些关于微分方程的概念一阶是什么 一阶微分方程就是指只有一阶导数或微分的微分方程 注 阶数是微分方程中含有的导数或微分的

前言

Ⅰ.首先介绍一些关于微分方程的概念

一阶是什么:

  • 一阶微分方程就是指只有一阶导数或微分的微分方程。(注:阶数是微分方程中含有的导数或微分的最高阶数,如y”+xy=ysinx就是二阶微分方程了。)

线性是什么:

  • 形如y’+p(x)y+q(x)=0指的是微分方程简化后的每一项关于y、y’的指数为1。 (注:这里仅仅是对于y本身来说,对x没限制,其中对于p(x)和q(x)并不做限制。形式如(y’)²+p(x)y+q(x)=0, y’+p(x)y²+q(x)=0等形式的就不再是线性方程。)

齐次是什么:

  • 常数项(即不含有未知数的项)为零,就称为齐次线性方程。

齐次微分方程是什么(不好理解):

  • 形如y’=f(y/x)换元后能为可分离变量方程的一类微分方程,其中 f 是已知的连续方程。 (简单地理解就是,以y/x为自变量外面套了一层f()函数的微分方程,那么大概率它就是齐次微分方程!)

一阶线性微分方程是什么:

在这里插入图片描述

二阶常系数线性微分方程是什么:

  • 形如y''+py'+qy=f(x)的微分方程,其中p,q是实常数。

Ⅱ.在考研范围内的微分方程有哪几类

在考研范围内的微分方程求解分为以下几类:

1.一阶微分方程的的求解

2.二阶可降阶微分方程的求解

3.高阶常系数线性微分方程的求解

在这里插入图片描述

Ⅲ.微分方程的求解方法

1.一阶微分方程的求解

①可分离变量型的解法

(1)能写成y’=f(x) * g(y)=>分离变量

在这里插入图片描述

解析:在这里插入图片描述

(2)能写成y’=f(ax+by+c)=>令u=a+by+c=>u’=a+bf(u)=>分离变量.

在这里插入图片描述

解析:

在这里插入图片描述

注:这里需要注意的有两点,1:du/dx=1+dy/dx;2:∫1/(1+sinu)du的等价变形

②齐次型的解法

能写成y’=f(y/x)或f(x/y) => 令y/x=u或x/y=u => 换元后分离变量。

在这里插入图片描述

解析:

在这里插入图片描述

③一阶线性型的解法(重难点)

A:形如:y’+p(x)y=q(x), 这里有个问题是什么如何判定是一阶线性型?

第一步:整理归纳方程的组成部分。

很简单,就是你把所有的项都归类放好到一起,例如表达式中的成分有xy’,xy’’,2-2x3-sinx,x2y等等,分类归纳好之后,观察等式方程的组成部分。以一阶线性型为例,方程必须有y’,p(x)y, 以及q(x)。

第二步:整理归纳完成后,将方程调整为y’+p(x)y=q(x)。

第三步:采用公式法,得到通式。

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

解析:

在这里插入图片描述

注:这里无需讨论x^2^=1的情况,因为x=1,-1两点的y取值并不影响或者说成为y(0)=1的特解

B:此外一阶线性型还有一种形式,形如:能写成y’+p(x)y=q(x)yn(n≠0,1)(术语:伯努利微分方程) =>令z=y1-n =>公式法(仅数学一)

伯努利方程的转换为一阶线性型的过程如下:

在这里插入图片描述

然后采用公式法求解该微分方程的通解即可。

在这里插入图片描述

解析:

在这里插入图片描述

注:这里为什么要对siny进行换元处理,观察方程的左边因为(siny)'=cosy * y',而方程右边已经有siny,所以这里对siny换元后进行微分方程的化简

2.二阶可降阶微分方程的求解

A:形如y’’=f(x,y’),缺y => 令y’=p换元,y’’=p’ =>降阶求解。

在这里插入图片描述

解析:

在这里插入图片描述

注:对于p’(x+p2)=p的变形,考虑到不符合一阶线性以及齐次微分方程,分离变量也看不出来,所以采用整体的代换。将原式变形为pdx-xdp=p2dp,进一步化简成d(x/p)=dp。

B:形如y’’=f(y,y’),缺x =>令y’=p换元,y’’=p·dp/dy =>降阶求解。

在这里插入图片描述

解析:

在这里插入图片描述

3.高阶常系数线性微分方程的求解

A:形如y”+py’+qy=f(x),解法的步骤如下:

(1)写λ2+pλ+q=0=>λ1+λ2=>写齐次方程的通解:

在这里插入图片描述

(2)设特解y*=>代回方程,求待定系数=>特解:

1o:如果y”+py’+qy=eαx Pm (x),设y*=eαx Q m (x) x k, k存在以下三种情况:

在这里插入图片描述

2o:如果y”+py’+qy=eαx [Pm (x) cosβx + P n (x)sinβx],设y*=eαx [Q(1) L (x)cosβx+Q(2) L (x)sinβx ]x k,L=max{m,n},k存在以下2种情况:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
解析:


在这里插入图片描述

B:形如y’’+py’+qy=f1(x)+f2(x),解法的步骤如下:

(1)写λ2+pλ+q=0=>λ1+λ2=>写齐次方程的通解:

在这里插入图片描述

(2)…=f1,写特解y1;…=f2,写特解y2

(3)故y1*+y2*为特解

C:形如x2y’’+pxy’+qy=f(x),解法的步骤如下:

x>0,令x=et;x<0,令x=-et=>换元后求解

在这里插入图片描述

解析:

在这里插入图片描述

最后,你学会(废)了嘛?
在这里插入图片描述

版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌侵权/违法违规的内容, 请联系我们举报,一经查实,本站将立刻删除。

发布者:全栈程序员-站长,转载请注明出处:https://javaforall.net/218516.html原文链接:https://javaforall.net

(0)
上一篇 2026年3月18日 上午7:04
下一篇 2026年3月18日 上午7:04


相关推荐

  • c# dllimport用法(强中台能力)

    大家在实际工作学习C#的时候,可能会问:为什么我们要为一些已经存在的功能(比如Windows中的一些功能,C++中已经编写好的一些方法)要重新编写代码,C#有没有方法可以直接都用这些原本已经存在的功能呢?答案是肯定的,大家可以通过C#中的DllImport直接调用这些功能。

    2022年4月11日
    155
  • ssm整合RabbitMQ(一)「建议收藏」

    ssm整合RabbitMQ(一)「建议收藏」首先说一下RabbitMQ的配置安装好RabbitMQServer之后访问http://localhost:15672/开始首先在Admintab选项中新建一个vh,这个Name需要在后期的代码配置中用到。之后需要给该VH配置一个权限然后配置交换选择Exchangestab将Exchanges与刚才建立的VH绑定然后命名一个交换名字,这个名字在后期的…

    2022年5月23日
    38
  • centos7 yum安装redis[通俗易懂]

    centos7 yum安装redis[通俗易懂]yum安装切换国内镜像,配置yum源#备份源镜像mv/etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo/etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo.backupmv/etc/yum.repos.d/epel.repo/etc/yum.repos.d/epel.repo.backup#下载阿里云Base镜像以及EPEL镜像wget-…

    2022年5月4日
    87
  • 对象和数组的解构赋值

    对象和数组的解构赋值按照一定模式 从数组和对象中提取值 对变量进行赋值 这被称为解构 通俗讲就是怎么快速地从对象和数组中获取到你想要的数据 解构对象基本 let name age name swr age 28 console log name swr console log age 28 使用不同名称 let name Name age name swr age 28 console log Name swr console log age

    2026年3月16日
    2
  • 应用程序框架(一):DDD分层架构:领域实体(基础篇)

    应用程序框架(一):DDD分层架构:领域实体(基础篇)

    2022年3月13日
    146
  • sql中使用什么语句创建索引_索引的创建方式有

    sql中使用什么语句创建索引_索引的创建方式有创建索引的sql语句是【CREATEINDEXindexNameONtable_name(column_name)】,这是最基本的索引,它没有任何限制。本文操作环境:windows10系统、mysql5.7、thinkpadt480电脑。创建索引的sql语句如下所示:下面是最基本的创建索引的语法,它没有任何限制。CREATEINDEXindexNameONtable_name(column_name)如果是CHAR,VARCHAR类型,length可以小.

    2025年9月24日
    8

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注

关注全栈程序员社区公众号