在科研、社会以及日常生活中,微分方程的求解方法似乎都有特殊的意义。所以作为理论联系实际的一种最为关键的途径,数学更应该发挥它的巨大作用。本文首先列举在一阶、二阶微分方程中几种种常见的解法,其次对几类高阶方程展开具体的讨论和分析。论文网
2 高阶方程解题方法的简单介绍
2。1 高阶方程定义及解的定义
高阶方程的定义:
高阶方程一般形式分为两种,如下:
n阶隐式方程的一般形式为
, (2。1)
n阶显式方程的一般形式为
。
这类的方程称为高阶微分方程,式中F是所有变元的连续函数。求解方程(2。1)的重要的方法就是降阶法。
方程的解的定义
什么叫方程的解?其实就是符合等式两边的未知数的值。高阶方程能够化为一阶方程组,但能够求出通解的可能性和数量还不是很多。因此在本文中,首先从低阶方程开始入手,比如一阶、二阶开始,逐步过渡到高阶方程,主要目的是先将低阶方程的各种解法进行总结和归纳,为之后研究高阶方程打下基础。
设函数在区间L上有直到n阶的导数,如果把代入到方程
中,从而可以得到在区间L上关于x的恒等式是
,
那么就可以称是方程在区间L上的一个解。
2。2 常见的高阶微分方程几类基本解法
1、可降阶的高阶微分方程的解法
(1)型,解法:接连积分n次,得通解。
(2)型,特点:不显含未知数,
解法:令,,代入到原方程中得出。
(3)型,特点:不显含自变量,
解法:令,代入原方程,得。
2、线性微分方程解的结构
(1)二阶线性微分齐次方程解的结构,
形如 。 (2。2)
若是解,则也是解;
若是两无关解,则是通解。
(2)二阶线性微分非齐次线性方程的解的结构,
形如 。 (2。3)
那么非齐次方程的任意两解之差应该为相应齐次方程的解;
那么非齐次方程通解=齐次方程解+非齐次方程特解。文献综述
若则;
若是的特解;
那么 分别是的特解。
3、二阶常系数齐次线性方程的解法
解法:特征方程法
形如,其为n阶常系数线性微分方程;
,其为二阶常系数齐次线性方程;
,其为二阶常系数非齐次线性方程。
解法: 由二阶常系数齐次线性方程的特征方程的根确定其通解,这种求解的方法称为特征方程法。
例 特征方程为:,
特征根的情况 通解的表达式
实根实根复根
推广:n阶常系数齐次线性方程的解法
特征方程为
,
特征方程的根 通解中的对应项