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高阶常系数线性微分方程的求解方法(2)

时间:2022-07-09 15:46来源:毕业论文
本论文主要涉及高阶常系数微分方程的解法,包括高阶常系数齐次线性微分方程的特征根法,高阶常系数非齐次线性微分方程的常数变易法、比较系数法、

本论文主要涉及高阶常系数微分方程的解法,包括高阶常系数齐次线性微分方程的特征根法,高阶常系数非齐次线性微分方程的常数变易法、比较系数法、拉普拉斯变换法与算子解法两个部分,并分析了各种方法的优缺点及其使用范围。因此,对常微分方程的研究是具有实际意义的。

1。 n阶常系数齐次线性微分方程和欧拉方程文献综述

定义  形如 的方程为n阶常系数非齐次线性微分方程(其中为实数,为连续函数),如若0,称形如

                         

的方程为n阶常系数齐次线性微分方程,并且一般把方程(2)叫做对应于(1)的齐次线性微分方程。

1。1 特征根法

由一阶常系数线性微分方程的通解形式,可以得

其中是的n次多项式。注意到为方程(2)的通解的充要条件是是代数方程

的根,并且通常称(3)为对应于方程(2)的特征方程。

(1)特征根为单根

设是特征方程(3)的个互不相同的根,那么相对应地方程(2) 有如下n个解:

如若均为实数,那么(4)就是方程(2)的n个线性无关的实值解,从而方程(2)的通解可以表示为

                           

其中为任意常数。

如若特征方程有复根,复根会以共轭形式成对出现(因为方程的系数是实常数),也就是为一特征根,那么也是特征根,从而方程(2)就有两个复值解

它们的实部与虚部同样也是方程的解,因此可求得方程的两个实值解, 。

(2)特征根有重根来;自]优Y尔E论L文W网www.youerw.com +QQ752018766-

不妨设特征方程有重根,则   

先假设,也即特征方程有因子,所以,特征方程的形状为,相对应的方程(2)变为 

我们知道它有k个解 ,并且它们是线性无关的。从而,特征方程的k重零根与方程(2)的解 相对应。如果这个k重根,作变量变换,可以得到

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