常微分方程求解
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为便于书写,记指数函数为exp()。若令x为因变量,y为自变量,记p=dx/dy,那么dp/dy=d²x/dy²,则:
y`=dy/dx=1/(dx/dy)=1/p
y``=d(dy/dx)/dx=d(1/p)/dx=(dy/dx)·[d(1/p)/dy]=(1/p)[(-1/p²)·(dp/dy)]=(-1/p³)(dp/dy)
将上述结果代入原方程得到:
(-1/p³)(dp/dy)+[x+exp(2y)](1/p)³=0
整理得到:
d²x/dy²-x=exp(2y)
这是个二阶常系数线性非齐次方程,其对应的齐次方程的特征方程为:r²-1=0;
特征根为r=±1;
根据exp(2y)的形式,假设方程的一个特解为(Ay+B)exp(2y),代入方程得到:
[4Aexp(2y)+4(Ay+B)exp(2y)]-[(Ay+B)exp(2y)]=exp(2y)
整理:4A+3Ay+3B=1
显然A=0,B=1/3,所以方程的一个特解为(1/3)exp(2y)
得到方程的通解:
x=C1·exp(y)+C2·exp(-y)+(1/3)exp(2y)………………【C1、C2为任意常数】
y`=dy/dx=1/(dx/dy)=1/p
y``=d(dy/dx)/dx=d(1/p)/dx=(dy/dx)·[d(1/p)/dy]=(1/p)[(-1/p²)·(dp/dy)]=(-1/p³)(dp/dy)
将上述结果代入原方程得到:
(-1/p³)(dp/dy)+[x+exp(2y)](1/p)³=0
整理得到:
d²x/dy²-x=exp(2y)
这是个二阶常系数线性非齐次方程,其对应的齐次方程的特征方程为:r²-1=0;
特征根为r=±1;
根据exp(2y)的形式,假设方程的一个特解为(Ay+B)exp(2y),代入方程得到:
[4Aexp(2y)+4(Ay+B)exp(2y)]-[(Ay+B)exp(2y)]=exp(2y)
整理:4A+3Ay+3B=1
显然A=0,B=1/3,所以方程的一个特解为(1/3)exp(2y)
得到方程的通解:
x=C1·exp(y)+C2·exp(-y)+(1/3)exp(2y)………………【C1、C2为任意常数】
更多追问追答
追问
能不能用笔写下来呀?exp 是什么。。。
追答
exp(y)就表示e的y次方,计算机中常用exp表示指数函数。
纸上的内容稍等一下。
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