常微分方程
解微分方程先按结构分类。通解表示一族曲线,初值用于确定常数;除以未知函数或变量前必须检查被除对象为零的解。
完成后应能
- 识别并求解常见一阶方程
- 用变量替换处理伯努利与可降阶方程
- 写出二阶常系数方程的齐次解和适配的特解试探
直觉
直觉与对象
微分方程规定了曲线在每一点的变化规律。分类的目的,是找到能把导数与未知函数拆开或变成线性结构的变换。
推导
解题主线
可分离方程移项积分并补查常值解;一阶线性用积分因子。常系数高阶方程先解特征方程,再根据非齐次项类型试特解;若试探与齐次解重复,乘足够次 。
定义
公式、条件与边界
一阶线性方程:
适用条件:,Q 在求解区间连续。
边界检查:积分因子任取非零常数倍均等价。
二阶常系数齐次方程:
适用条件:方程线性齐次且各阶系数均为常数。
边界检查:重根与共轭复根的通解形式不同。
欧拉方程换元:
适用条件:在 或 的固定区间。
边界检查:不能让解跨过 。
易错边界
易错边界
分离变量时除以 或 会丢失其零点对应的常值解;通解中的常数不能在不同区间随意变化;欧拉方程通常限制 或 后令 。
小结
本章掌握标准
- 识别并求解常见一阶方程
- 用变量替换处理伯努利与可降阶方程
- 写出二阶常系数方程的齐次解和适配的特解试探
公式与边界
一阶线性方程
- 适用条件
- ,Q 在求解区间连续
- 边界提醒
- 积分因子任取非零常数倍均等价
二阶常系数齐次方程
- 适用条件
- 方程线性齐次且各阶系数均为常数
- 边界提醒
- 重根与共轭复根的通解形式不同
欧拉方程换元
- 适用条件
- 在 或 的固定区间
- 边界提醒
- 不能让解跨过