考研微分方程(微分方程的解和通解?)
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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 。
通解的定义是:对于n阶微分方程,它的含有n个独立常数的解。事实上,这个定义并没有说通解是所有解。并且就实际结果而言,通解并不一定等于全部解。简单举例,分母为0求得的特解,就不一定在通解里。例:y*y+x*x*dy/dx=x*y*dy/dx ,通解为 ln(Cy) = y/x。而明显可以找到一个特解 y = 0 是不包含在通解里的。(解题过程直接搜索能查
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。
要求是有的,但是仅仅限于二阶!三阶及以上的目前一概不考。
教育部颁布的考研数学三大纲(包括2017年的大纲,2018年的尚未公布)就是这样写的: ...... 3.会解二阶常系数齐次线性微分方程. 4.了解线性微分方程解的性质及解的结构定理,会解自由项为多项式.指数函数.正弦函数.余弦函数的二阶常系数非齐次线性微分方程. ...... 所以如果时间紧的话只要准备二阶的就可以了。
微分方程的分类:
1、常微分方程和偏微分方程。
含有未知函数的导数, 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。
2、按照不同的分类标准,微分方程可以分为线性或非线性,齐次或非齐次。
一般地,微分方程的不含有任意常数的解称为微分方程的特解,含有相互独立的任意常数,且任意常数的个数与微分方程阶数相等的解称为微分方程的通解(一般解)。
1、一阶线性常微分方程
对于一阶线性常微分方程,常用的方法是常数变易法:
对于方程:y'+p(x)y+q(x)=0,可知其通解:然后将这个通解代回到原式中,即可求出C(x)的值。
2、二阶常系数齐次常微分方程
对于二阶常系数齐次常微分方程,常用方法是求出其特征方程的解
对于方程:
可知其通解:
其特征方程:
根据其特征方程,判断根的分布情况,然后得到方程的通解。
判别微分方程主要是看阶数
(1)一阶线性微分方程
(2)二阶齐次微分方程
(3)可分离变量的微分方程
(4)二阶非齐次微分方程
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