化腐朽為神奇——常數變易法

2020-12-06 勞逸結合者

上一篇的線性微分方程解的結構大家複習得怎麼樣了呢?小編先來對一下上一篇文章的答案,然後再講解這個化腐朽為神奇的常數變易法。

題目在小編的上一篇文章:拆分——線性微分方程的解的結構。這些題其實都還挺簡單的,畢竟這部分是在為後面打一些基礎。

1.這道題說是二階非齊次線性微分方程,那麼線性微分方程的解的結構是什麼呢?就是對應齊次方程的解,加上一個非齊次方程的特解。這裡給了三個非齊次方程的解,那麼兩兩相減就是齊次方程的解了,然後再加上一個特解就是非齊次的解了。

在這四個選項中,整理過後只有D答案是符合的。

2.這道題和第一題是一個類型的,先找對應齊次方程的解,然後在加上一個非齊次方程的解就是所求通解了。

3.判斷兩個函數是不是線性無關還是很好判斷的,就是看看它們是不是成比例。成比例,則線性有關,不成比例則無關。這裡是比例為x,不為一個常數,則線性無關。

4.這裡也是一樣的,看看是不是成比例。至於多個函數判斷是否線性無關,小編在上一篇文章中有介紹。

5.這裡驗證是否為其解,那麼只需把y'和y''求出來後代入即可,看看是否滿足微分方程。因為是齊次微分方程,那麼通解就是:y=C1y1+C2y2。y1與y2是線性無關的函數。

6.這道題和第五題是一樣的,一樣的套路。

7.驗證這個函數是不是微分方程的通解,這個微分方程是一個非齊次方程,那麼就要找到對應齊次方程的通解,這裡令cos3x和sin3x分別為齊次方程的兩個解,代入那個齊次方程看看是否滿足。

最後再令一個特解,並且是否滿足這個非齊次方程,如果滿足,則這個函數就是這個非齊次微分方程的通解了。

8.和第七題是一樣的,主要就是令給出的函數拆分之後為方程的解,並代入微分方程看看是否成立,如果成立就是微分方程的解,如果不成立就不是。

接下來咱們就要講那個在線性微分方程中化腐朽為神奇的方法——常數變易法。這部分是選學內容,考試是不會考的,所以感興趣的小夥伴們可以看看。

常數變易法:

題外話:常數變易法是解線性微分方程行之有效的一種方法。它是拉格朗日十一年的研究成果,我們所用的僅僅是他的結論,並無過程。所以說這個過程就要靠年輕的小夥伴們了。

定義:

常數變易法有下面兩種情形:

1.知道齊次方程的通解:

2.僅知道非齊次方程的一個特解:

例:

解答:

接下來,小編說一說自己對常數變易法的理解吧。通俗一點講就是把一個常數變為一個函數,就是一個特殊的變量代換法。然後把變換後的函數代入原微分方程,然後倒騰出這個常數(就是變為函數的常數)。

因為這一章不是重點,所以小編就不留作業了,想要做練習的小夥伴們可以在高數課本p338做相應的練習。

大家暑假複習要加油哦!

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