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二阶微分方程通解要求:两个积分常数,且组合部分线性无关

最简单的情况,可以分离变量

这就需要我们把 yy' 换成 dy/dxdy/dx

凑微分

求解:

xy+y=y(lnx+lny)xy'+y=y(\ln x+\ln y)

观察到 xy+y=(xy)xy'+y=(xy)',令 u=xyu=xy


换元复杂函数的自变量

xy+x+cos(x+y)=0xy'+x+\cos(x+y)=0

u=x+yu=x+y,则 y=u1y'=u'-1。另外,方程变形时要求 cos(x+y)0\cos(x+y)\not=0,但是这也是符合条件的解,于是需要加上。

齐次方程

xy=x2+y2+yxy'=\sqrt{x^2+y^2}+y

x2y+xy=y2x^2y'+xy=y^2

(x+3y2)y=y(x+3y^2)y'=y

第一是看到好多 yy。换元 z=x/yz=x/y,则 dx/dy=z+ydz/dydx/dy=z+ydz/dy,得到 z=3y+Cz=3y+C

也可以凑微分,直接得到 d(x/y)=3dyd(x/y)=3dy

换元 ,转化为一阶线性方程

y=y2xy2y'=\frac{y}{2x-y^2}

降阶的两种方法

y=(y)3+yy''=(y')^3+y'

  1. y=p(x)y'=p(x)
  2. y=p(y)y'=p(y)

刘维尔公式

y2=y11y12ep(x)dxdxy_2=y_1\int\frac{1}{y_1^2}e^{-\int p(x)\mathrm d x}\mathrm d x

e2xe^{2x} 是微分方程 (1x)y+2xy4y=0(1-x)y''+2xy'-4y=0 的解,求通解。

C1e2x+C2(2x22x+1)C_1e^{2x}+C_2(2x^2-2x+1)

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