一、 一階微分方程 ( )
核心思路:識別類型 變形 套公式/積分
可分離變量方程
形式:
解法:兩邊同時積分
齊次方程
形式:
解法:
(1)令
(2)代入原方程,化為可分離變量方程:
3.一階線性微分方程
形式:
解法(通解公式):
4.伯努利方程 (Bernoulli)
形式:
解法:
(1)兩邊同除 :
(2)換元:令 ,則
(3)化為一階線性方程求解 ,最后回代。
5.全微分方程(一般高數下曲線積分部分討論)
形式:
判定:
解法:湊全微分 或利用積分與路徑無關沿折線積分。
核心思路:通過換元,把高階降為低階
1.型
解法:兩邊連續積分 次。
2.型(缺 )
解法:
(1)令 ,則
(2)原方程變為 (關于 的一階方程)
(3)求出 后,再由 求 。
3.型(缺 )
解法:
(1)令 ,則(這是關鍵!)
(2)原方程變為 (關于 的一階方程)
(3)求出 后,分離變量 再積分。
形式:
1. 齊次方程 ( ) 求解步驟
(1)寫出特征方程:
(2)求特征根 ,根據判別式 分類:
(兩不等實根):
(兩相等實根):
(共軛復根 ):
2. 非齊次方程 ( ) 求解步驟
通解結構: (對應齊次通解) (特解). 待定系數法求特解 :
類型 I:
設 , 的取值:看 是不是對應齊次線性方程的特征根。
不是特征根
是單根
是重根
類型 II: ,
設 ( ), 的取值:看 是不是特征根。
不是
3.歐拉方程
形式:
解法:
(1)換元:令 或 ,則
(2)化為常系數的線性方程求解 ,最后回代 。
1、如果微分方程不具有以上結構,則通過改寫微分方程,如同齊次方程、伯努利方程和歐拉方程,通過換元轉換為標準方程求解,或者通過交換因變量與自變量的地位,即視當前方程的因變量(函數符號)為自變量,自變量為因變量來考察方程的結構探索期求解思路與方法。
2、對于二階變系數線性微分方程,一般使用待定函數法求其通解,一般是在求得(或已知)齊次線性微分方程一個特解的基礎上,設所求解為該特解乘以各待定函數u(x)后,代入原方程即可直接求得通解。
3、線性微分方程解的五個基本結構性質
性質1如果函數 與 是方程 的兩個解,則 也是它的解,其中 是任意常數.
性質2如果函數 與 是方程 的兩個線性無關的解,則 也是它的解,其中 是任意常數.
注:如果兩個函數相除恒為常數,則兩個函數線性相關;如果兩個函數相除為函數,則兩個函數線性無關。
性質3設 是二階非齊次線性方程
的一個特解. 是其對應的齊次方程 的通解,則 是二階非齊次線性微分方程 的通解.
性質4設 , 是二階非齊次線性方程
的兩個特解,則 是其對應的齊次方程 的解.
性質5設 與 分別是方程
的特解,則 是非齊次線性方程
的解。
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