齐次微分方程的解法 高阶微分方程的解法

微分方程的解法?

要了解微分方程,得从微分说起,微分的核心是变化率。就比如速度v = d x d t v=frac{dx}{dt}v=

dt

dx

?

,即每一时刻距离的变化;而加速度a = d v d t a=frac{dv}{dt}a=

dt

dv

?

,即每一时刻速度的变化。

有了这个概念后,我们再来看微分方程,简单来说就是由变化率构成的一个方程。其使用场景为:描述相对变量比绝对量更容易时。

微分方程分为两部分:

常微分方程(Ordinary Differential Equations, ODE):函数自变量只有一个,如:y ′ ( x ) = p y + q y'(x)=py+qy

(x)=py+q。

偏微分方程(Partial Differential Equations, PDE):函数有多个自变量,如:? T ? t ( x , y , t ) = ? 2 T ? x 2 ( x , y , t ) + ? 2 T ? y 2 ( x , y , t ) frac{partial T}{partial t}(x,y,t)=frac{partial^2T}{partial x^2}(x,y,t)+frac{partial^2T}{partial y^2}(x,y,t)

?t

?T

?

(x,y,t)=

?x

2

?

2

T

?

(x,y,t)+

?y

2

?

2

T

?

(x,y,t)

微分方程也可以分为一阶方程和高阶方程,具体的组成(解法)如下图:

微分方程

2 一阶方程

2.1 一阶线性微分方程

延伸阅读

求解微分方程的关键步骤?

1)将系统划分为多个环节,确定各环节的输入及输出信号,每个环节都可考虑写一个方程;

(2)根据物理定律或通过实验等方法得出物理规律,列出各环节的原始方程式,并考虑适当简化、线性化;

(3)将各环节方程式联立,消去中间变量,最后得出只含有输入变量、输出变量以及参量的系统方程式。

微分方程的解和通解?

对于一个微分方程而言,其解往往不止一个,而是有一组,可以表示这一组中所有解的统一形式,称为通解。

对一个微分方程而言,它的解会包括一些常数,对于n阶微分方程,它的含有n个独立常数的解称为该方程的通解。

举例说,y’=2x的通解为y=x^2+C,表示一族抛物线,如果给出初始条件y(0)=0,代入通解得到

0=0+C—>C=0于是通解化作特解:y=x^2,表示一条抛物线。所以,微分方程的通解表示解曲线族,特解则表示该曲线族中的一条。

求微分方程通解的方法有很多种,如:特征线法,分离变量法及特殊函数法等等。而对于非齐次方程而言,任一个非齐次方程的特解加上一个齐次方程的通解,就可以得到非齐次方程的通解。

含有未知函数的导数,如

的方程是微分方程。 一般的凡是表示未知函数、未知函数的导数与自变量之间的关系的方程,叫做微分方程。未知函数是一元函数的,叫常微分方程;未知函数是多元函数的叫做偏微分方程。微分方程有时也简称方程 。

微分方程组的解法?

线性微分方程组一般形式 X'(t)+AX(t)=Bu(t),先讨论齐次方程 X'(t)+AX(t)=0 之解。①对主矩阵A求特征值及特征向量,将特征向量组成矩阵P,②求标准基解矩阵 e^At=P e^(Λt) (P逆)。当几何重数<代数重数时,主矩阵A不可对角化,我们采取准对角化方法 (即若当对角化J),e^At=Q^(Jt)(Q逆)。③代入初始条件求0输入的解。

微分方程的通解怎么求?

此题解法如下:

∵ (1+y)dx-(1-x)dy=0

==>dx-dy+(ydx+xdy)=0

==>∫dx-∫dy+∫(ydx+xdy)=0

==>x-y+xy=C (C是常数)

∴ 此方程的通解是x-y+xy=C。

扩展资料:

微分方程指含有未知函数及其导数的关系式。解微分方程就是找出未知函数。

含有未知函数的导数,如

的方程是微分方程。 一般的凡是表示未知函数、未知函数的导数与自变量之间的关系的方程,叫做微分方程。未知函数是一元函数的,叫常微分方程;未知函数是多元函数的叫做偏微分方程。微分方程有时也简称方程 。

微分方程的解答有什么技巧?

一阶微分方程如果式子可以导成y’+P(x)y=Q(x)的形式,利用公式y=[∫Q(x)e^(∫P(x)dx)+C]e^(-∫P(x)dx)求解若式子可变形为y’=f(y/x)的形式,设y/x=u 利用公式du/(f(u)-u)=dx/x求解若式子可整理为dy/f(y)=dx/g(x)的形式,用分离系数法,两边积分求解二阶微分方程y”+py’+q=0 可以将其化为r^2+pr+q=0 算出两根为r1,r2。   1 若实根r1不等于r2   y=c1*e^(r1x)+c2*e^(r2x).   2 若实根r1=r2   y=(c1+c2x)*e^(r1x)   3 若有一对共轭复根 r1=α+βi r2=α-βi y=e^(αx)[C1cosβ+C2sinβ]前几天刚考完试,根据常出的题型自己做的总结,希望有用处

解微分方程的方法?

导数是一种数据相对于另一种的变化速率。

例如,速度随着时间的变化率就是速度关于时间的导数(和斜率相比较一下)。

每天这种变化率都会出现很多次,例如,复利定律中,利息增加的速度和账户金额成比例,用dV(t)/dt=rV(t) 和 V(0)=P 可以表示出来(P就是初始金额),V(t)是时间的函数,表示目前的账户金额数(用以不断评估利息),r是目前利率(dt是极短的时间间隔,dV(t)是无穷小金额,是V(t)在这个时间的变化,他们的商是增加速率)。

虽然信用卡利息通常是每日累积计算,以APR(年度增加率)来表示,这个微分方程还是可以可以解出一个方程,得到连续解V(t)= Pe ^(rt)。本文将教你如何解决最常见类型的微分方程,尤其是力学和物理方程。

解微分方程有哪些方法?

微分方程,是指含有未知函数及其导数的关系式。解微分方程就是找出未知函数。

微分方程的解有三种形式:

(1)显式解——y=f(x)或x=g(y);

(2)隐式解——由方程Φ(x,y)=0确定的函数关系;

(3)参数方程解——由参数方程x=x(t),y=y(t)确定的函数关系.

只有少数简单的微分方程可以求得解析解。不过即使没有找到其解析解,仍然可以确认其解的部分性质。在无法求得解析解时,可以利用数值分析的方式,利用电脑来找到其数值解。


为您推荐