当前位置: 查字典论文网 >> 两类二阶变系数线性微分方程的解法

两类二阶变系数线性微分方程的解法

格式:DOC 上传日期:2023-04-30 00:09:38
两类二阶变系数线性微分方程的解法
时间:2023-04-30 00:09:38     小编:

摘要:本文介绍了两类二阶线性微分方程的解法,并给出例子验证结论。

关键词:变系数;微分方程;通解

1.预备知识

考虑二阶非齐次线性微分方程[1-4]

y″+p(x)y′+q(x)y=f(x)(1)

(其中p(x),q(x),f(x)是关于x的未知函数)的解;若f(x)=0,则该方程为齐次微分方程

y″+p(x)y′+q(x)y=0.(2)

特解:若y0满足方程y″+p(x)y′+q(x)y=0,则称y0是该方程的一个特解。

下面给出两类二阶线性微分方程的解法。

2.主要定理及结论

2.1类型一

对于方程(2),当它可以表示为

的形式时,可以通过欧拉变换化为常系数微分方程,进而可以求出其通解。

事实上,引进自变量的变换:x=et,t=lnx

直接计算得到

dydx=dydt・dtdx=e-tdydt,d2ydx2=e-tddt(e-tdydt)=e-2t(d2ydt2-dydt)。

代入方程(3)得到

从而可以求出此方程的通解,再代回原来的变量就可求得原方程的通解。

解 该方程对应的齐次微分方程为

3x2y″-xy′+y=0,(4)

设方程(4)的一个非零解为y=xλ,代入方程(4)得

解得

设原方程的一个特解为y=bx2, 代原方程有

3x2b・2-xb・2x+bx2=x2

2.2类型二

对于一些二阶方程,当它的系数满足一些条件时,可以化二阶方程为一阶方程,进而求解。

证明 对于方程y″+p(x)y′+q(x)y=0,若p′(x)=q(x),则原方程可化为

(y′+p(x)y)′=0,

积分求得

y′+p(x)y=c。

利用常数变易法求得该方程的通解为

解得

c1′(x)=1

c2′(x)=ex(1-x),

积分求得

c1(x)=x+u1

c2(x)=(2-x)ex+u2,

参考文献:

[1]罗亚平, 陈仲.微分方程[M ]. 南京: 南京大学出版社, 1987

[2]朱思铭,王寿松.常微分方程第三版[M].北京:高等教育出版社,2007

[3]张敬,齐秀丽, 二阶变系数线性微分方程的几个可积类型[J] . 高师理科学刊, 2005(3).

[4]李鸿祥. 两类二阶变系数线性微分方程的求解[J]. 高等数学研究,2002,5(02):10-13.

全文阅读已结束,如果需要下载本文请点击

下载此文档

相关推荐 更多