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齐次常微分方程的通解,一阶常系数线性微分方程

时间:2023-05-06 20:08:12 阅读:172270 作者:3639

下一个微分方程是二阶常系数齐次线性微分方程。 微分方程和特征方程

当特征方程的解是两个不同的实根时,微分方程的一般解如下

对于两个相同的重根:

对于共轭虚根:

但是,这些是怎么来的呢? 为什么要用特征方程辅助研究呢? 为了解决这个问题,我去图书馆查了一些电子资料才知道。

关于齐次线性微分方程,如下所示。

线性微分方程的解有无数个,但其解的结构与线性方程相似。 在无数个解中有一组没有线性关系的解,找到他们就可以表示其他所有的解。 但是,如何判断方程中有几个没有线性关系的特解呢? 此时,为了辅助,需要特征方程式。 特征方程的p(x )可以看作常数

这个微分方程的解具有什么样的结构,由它的系数函数p[x]和次数决定。 我们设计了一元n次方程,其中未知数的最高阶对应于微分方程的最高阶,并将微分方程的系数函数作为一元n次方程的未知数的系数。 于是,通过一元n次方程有多少解,就可以说明微分方程有多少线性无关特解。

根据代数基本定理,复系数的一元n(n=1)次多项式在复域中至少有一个根,重根按重复次数计算(只有一个根表示有n个相同的重根)。 这就注定了特征方程一定有n个解,相应的n阶微分方程一定有n个线性无关特解。

什么是线性关系? 我个人的理解是,对于两个量来说,将它们一分为二后,得到的数必须是常数(比例)才能相互表示。

虽然是不恰当的比喻,但是jpdxmt的本事都不一样,所以谁也代替不了谁。 即使前六个葫芦童子联手,也无法代替老七宝葫芦的重要作用。 但是,他们合并为葫芦zxdsb是不同的。 如果把zxdsb算作第8个葫芦童子,那么他们8人就线性相关了。 因为zxdsb能掌握的技能只是前7种技能的组合,很少出现新技能。 即使原jpdxmt不合并,相互配合进行组合战也能发挥zxdsb个人的作战效果。 总之,用数学语言来说,葫芦zxdsb是jpdxmt的线性表示。

如果一组函数中的每个函数都不能用其他函数表示,则该组函数与线性无关。 线性无关

那么,相对于二阶常系数,一阶线性微分方程变得更简单。

我们只需要找到两个无关的特解就可以线性表示所有的解。 通过观察,发现二阶微分、一阶微分与原函数之间有常数p和q的差。 那就必须有某个函数求导出后的和和原来的常数之差。 学过的初等函数中只有自然函数e构造底数的指数函数和常数函数。

我们把候补函数代入方程式。 结果是特征方程式

因此,取哪个值取决于特征方程式的眼睛颜色。 如果是两个不同的实根,那两个无关的特解可以这样设定。

如果有两个相同的重根,请这样设定。

将y2代入微分方程后:

对于两个共轭虚根:

根据欧拉公式:

可以转换。

线性微分方程解的结构类似于线性方程,可以类比。

以前我直接把微分方程背公式,但我不知道它是怎么来的。 心里一直是这片乌云没有消失,无论是做相关题目还是解决力学微分方程,总是忘记。 我决心要弄清楚。 我认为只有立体地、多方面地学习一个知识才能好好掌握。 如果不是探索微分方程通解的数学原理,你可能不知道欧拉公式能这么用。 而我在探索的过程中也享受到了“朝闻道夕死是可”的喜悦。

下笔,必须清楚自己的知识。

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