求詳細(xì)解答步驟(微分方程問題)
- 教育綜合
- 2024-08-24 16:29:47
求微分方程的通解,求詳細(xì)步驟
微分方程的解通常是一個(gè)函數(shù)表達(dá)式y(tǒng)=f(x),(含一個(gè)或多個(gè)待定常數(shù),由初始條件確定)。
例如:
其解為:
其中C是待定常數(shù);
如果知道
則可推出C=1,而可知 y=-\cos x+1。
一階線性常微分方程
對(duì)于一階線性常微分方程,常用的方法是常數(shù)變易法:
對(duì)于方程:y'+p(x)y+q(x)=0,可知其通解:
然后將這個(gè)通解代回到原式中,即可求出C(x)的值。
二階常系數(shù)齊次常微分方程
對(duì)于二階常系數(shù)齊次常微分方程,常用方法是求出其特征方程的解
對(duì)于方程:
可知其通解:
其特征方程:
根據(jù)其特征方程,判斷根的分布情況,然后得到方程的通解
一般的通解形式為:
若
則有
若
則有
在共軛復(fù)數(shù)根的情況下:
r=α±βi
擴(kuò)展資料
一階微分方程的普遍形式
一般形式:F(x,y,y')=0
標(biāo)準(zhǔn)形式:y'=f(x,y)
主要的一階微分方程的具體形式
約束條件
微分方程的約束條件是指其解需符合的條件,依常微分方程及偏微分方程的不同,有不同的約束條件。
常微分方程常見的約束條件是函數(shù)在特定點(diǎn)的值,若是高階的微分方程,會(huì)加上其各階導(dǎo)數(shù)的值,有這類約束條件的常微分方程稱為初值問題。
若是二階的常微分方程,也可能會(huì)指定函數(shù)在二個(gè)特定點(diǎn)的值,此時(shí)的問題即為邊界值問題。若邊界條件指定二點(diǎn)數(shù)值,稱為狄利克雷邊界條件(第一類邊值條件),此外也有指定二個(gè)特定點(diǎn)上導(dǎo)數(shù)的邊界條件,稱為諾伊曼邊界條件(第二類邊值條件)等。
偏微分方程常見的問題以邊界值問題為主,不過邊界條件則是指定一特定超曲面的值或?qū)?shù)需符定特定條件。
唯一性
存在性是指給定一微分方程及約束條件,判斷其解是否存在。唯一性是指在上述條件下,是否只存在一個(gè)解。
針對(duì)常微分方程的初值問題,皮亞諾存在性定理可判別解的存在性,柯西-利普希茨定理[4]則可以判別解的存在性及唯一性。
針對(duì)偏微分方程,柯西-克瓦列夫斯基定理可以判別解的存在性及唯一性。 皮亞諾存在性定理可以判斷常微分方程初值問題的解是否存在。
參考資料來源:百度百科-常微分方程
參考資料來源:百度百科-微分方程
求微分方程通解,要詳細(xì)步驟
1)特征方程為r2-5r+6=0, 即(r-2)(r-3)=0, 得r=2, 3
設(shè)特解y*=a, 代入方程得:6a=7, 得a=7/6
故通解y=C1e^(2x)+C2e^(3x)+7/6
2) 特征方程為2r2+r-1=0, 即(2r-1)(r+1)=0, 得r=1/2, -1
設(shè)特解y*=ae^x, 代入方程得:
2a+a-a=2, 得a=1
因此通解y=C1e^(x/2)+C2e^(-x)+e^x
拓展資料:微分方程論是數(shù)學(xué)的重要分支之一。大致和微積分同時(shí)產(chǎn)生,并隨實(shí)際需要而發(fā)展。含自變量、未知函數(shù)和它的微商(或偏微商)的方程稱為常(或偏)微分方程。
介紹
含有未知函數(shù)的導(dǎo)數(shù),如
的方程都是微分方程。一般的凡是表示未知函數(shù)、未知函數(shù)的導(dǎo)數(shù)與自變量之間的關(guān)系的方程,叫做微分方程。未知函數(shù)是一元函數(shù)的,叫常微分方程;未知函數(shù)是多元函數(shù)的叫做偏微分方程。微分方程有時(shí)也簡(jiǎn)稱方程。
概述
大致與微積分同時(shí)產(chǎn)生。事實(shí)上,求y′=f(x)的原函數(shù)問題便是最簡(jiǎn)單的微分方程。I.牛頓本人已經(jīng)解決了二體問題:在太陽引力作用下,一個(gè)單一的行星的運(yùn)動(dòng)。他把兩個(gè)物體都理想化為質(zhì)點(diǎn),得到3個(gè)未知函數(shù)的3個(gè)二階方程組,經(jīng)簡(jiǎn)單計(jì)算證明,可化為平面問題,即兩個(gè)未知函數(shù)的兩個(gè)二階微分方程組。用叫做“首次積分”的辦法,完全解決了它的求解問題。17世紀(jì)就提出了彈性問題,這類問題導(dǎo)致懸鏈線方程、振動(dòng)弦的方程等等。總之,力學(xué)、天文學(xué)、幾何學(xué)等領(lǐng)域的許多問題都導(dǎo)致微分方程。在當(dāng)代,甚至許多社會(huì)科學(xué)的問題亦導(dǎo)致微分方程,如人口發(fā)展模型、交通流模型……。因而微分方程的研究是與人類社會(huì)密切相關(guān)的。當(dāng)初,數(shù)學(xué)家們把精力集中放在求微分方程的通解上,后來證明這一般不可能,于是逐步放棄了這一奢望,而轉(zhuǎn)向定解問題:初值問題、邊值問題、混合問題等。但是,即便是一階常微分方程,初等解(化為積分形式)也被證明不可能,于是轉(zhuǎn)向定量方法(數(shù)值計(jì)算)、定性方法,而這首先要解決解的存在性、唯一性等理論上的問題。
參考資料:百度百科
微分方程求解!!要詳細(xì)步驟
解:分享一種解法。 1)∵曲線y上任意點(diǎn)的切線的斜率k=y'=2x-10,而過S、T兩點(diǎn)的直線方程為y=-4x+15,即切線ST的斜率k=-4,∴2x-10=-4。∴x=3,代入y=x^2-10x+24,得y=3,∴P點(diǎn)的坐標(biāo)為(3,3)。 2)∵PR⊥ST,根據(jù)兩條相互垂直的直線的斜率關(guān)系,有PR的斜率為-1/k=1/4,∴PR的直線方程可表示為y-3=(x-3)/4。 令y=0,得x=-9,即R點(diǎn)的坐標(biāo)為(-9,0)。 供參考。求微分方程詳細(xì)步驟。
求微分方程通解,求詳細(xì)過程
首先,把原式化簡(jiǎn)一下,等式兩邊先同時(shí)除以dx,再同時(shí)除以x,就可以得到: y/x+(1+y/x)(dy/dx)=0的等式 (0), 設(shè)u=y/x(1),推出dy/dx=(xdu/dx)+u (2), 將(1)(2)同時(shí)帶入(0)式:u+(1+u)(xdu/dx+u)=0 化簡(jiǎn)以后可以得到:x(1+u)du/dx =-u^2-2u 繼續(xù)化簡(jiǎn)就是: -(1+u)/u(u+2)du=dx /x 兩邊同時(shí)積分. 右邊積分是ln x, 左邊的-(1+u)/u(u+2)=-1/2*[(1/u)+1/(u+2)] -1/2*[(1/u)+1/(u+2)]du=-1/2*[du/u+du/(u+2)] 左邊積下一篇
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