圣才电子书 www.100xuexi.com 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 第5章 常微分方程
5.1 考点归纳
一、微分方程的基本概念与可解类型 1.微分方程的基本概念
定义1 含有自变量、未知函数的导数(或微分)的方程,称为微分方程.未知函数是一元函数的微分方程称为常微分方程.
定义2 微分方程中未知函数的最高阶导数(或微分)的阶数,称为该微分方程的阶. 定义3 满足微分方程的函数,称为该微分方程的解.
定义4 在n阶微分方程中含有n个独立的任意常数的解y=?(x,c1,c2,L,cn)称为该微分方程的通解.
一般情况下,给定条件y(x0)=y0,y'(x0)=y1,L,y(n?1)(x0)=yn?1,就可以确定
c1,c2,L,cn,这些条件称为初始条件.
2.一阶微分方程的可解类型 (1)可分离变量的微分方程 ①基本定义 形如
dy=f(x)?g(y) (1) dx或
p1(x)p2(y)dx+q1(x)q2(y)dy=0 (2)
的微分方程称为可分离变量的一阶微分方程.
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圣才电子书 www.100xuexi.com 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 ②可分离变量的微分方程的解法 a.分离变量
dy=f(x)dx; g(y)dy?g(y)=?f(x)dx+c.
b.两端积分
注 若g(y0)=0,则y=y0也是方程(1)的解. (2)一阶线性微分方程 ①基本定义 形如
dy+p(x)y=q(x) (3) dx的微分方程称为一阶线性微分方程.
dy+p(x)y=0时,称之为一阶线性齐次微分方程; dxdy当q(x)?0,即+p(x)y=q(x)时,称之为一阶线性非齐次微分方程.
dx当q(x)?0,即
②一阶线性微分方程的解法 一阶线性微分方程有两种解法: a.应用公式法
?p(x)dx??p(x)dxdx?; y=e?c+qxe()?????b.积分因子法 令u(x)=e?p(x)dx,将式(3)两端同乘以u(x),即得?ye???p(x)dx?'=qxe?p(x)dx,
()??两边积分就可求出方程的通解. ③一阶线性微分方程的性质
性质1 如果y*为一阶非齐次微分方程的一个特解,而y1为它对应的齐次微分方程的
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圣才电子书 www.100xuexi.com 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 一个非零解,则y=y*+cy1就是该一阶非齐次微分方程的一个通解.
****性质2 如果y1均为一阶非齐次微分方程的两个特解,则y=y1为它对应的齐,y2?y2次微分方程的一个特解.
3.三种题型的解法 (1)积分因子法 求解一阶非齐次方程: ①首先化为标准形
dy+p(x)y=q(x); dxp(x)dxp(x)dxp(x)dxp(x)dx②在方程两端同时乘以e?,得y'e?,即+p(x)ye?=q(x)e??ye?p(x)dx?'=qxe?p(x)dx;
()????③两端同时积分即可.
(2)已知通解y=y0+c1y1,确定方程y'+p(x)y=q(x). ①令y=y1,代入y'+p(x)y=0,求出p(x);
②将非齐次方程的特解y=y0及p(x)代入y'+p(x)y=q(x),最后解出q(x). (3)已知y1,y2,L,yn是y'+p(x)y=q(x)的特解,求通解.
①适当确定Y=c1y1+c2y2+L+cnyn,使得c1+c2+L+cn=0(ci不全为0),则Y为齐次方程的解;
②适当确定Y0=c1y1+c2y2+L+cnyn,有c1+c2+L+cn=1,则Y0为非齐次方程的特解;
③Y=Y0+cY为非齐次方程的通解. 4.关于含变上限积分方程的求解
(1)将方程的两端同时对x求导或变形后求导.
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