二阶常系数线性微分方程的通解公式

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二阶常系数微分方程解法

二阶常系数微分方程解法微分方程是数学中一个非常重要的部分，它描述了很多现实生活和科学问题。

其中，二阶常系数微分方程是应用广泛的一种类型的微分方程，其解法也相对较为简单，下面将详细介绍解这类微分方程的方法。

一、二阶常系数微分方程的定义和形式二阶常系数微分方程指的是形如 y''+ay'+by=f(x) 的微分方程，其中 y、f(x)均为函数，a和b均为常数。

这类微分方程中，y”表示 y 对自变量 x 的二次导数，y'表示 y 对 x 的一次导数。

二、特征方程法解二阶常系数微分方程最常用的方法是特征方程法。

根据 y=Ae^{mx} 这种形式，我们可以将 y" 和 y' 带入 y 中，得到以下等式：(Ae^{mx})''+a(Ae^{mx})'+bAe^{mx}=0化简后可得：m^2+am+b=0以上所得到的方程式称为特征方程，解特征方程的根 m_{1}, m_{2} 就可以得到二阶常系数微分方程的通解。

1、特征方程有两个不相等的实根如果特征方程有两个不相等的实根 m_{1} 和 m_{2}，那么通解为：y=C_{1}e^{m_{1}x}+C_{2}e^{m_{2}x}其中，C_1、C_2 为任意常数，分别由初始值条件所决定。

2、特征方程有两个相等的实根如果特征方程有两个相等的实根 m，那么通解为：y=(C_1+C_2x)e^{mx}其中，C_1、C_2 为任意常数。

3、特征方程有两个共轭复根如果特征方程有两个共轭复根α+iβ 和α-iβ，那么通解为：y=e^{αx}(C_1\cos βx+C_2\sin βx)其中，C_1、C_2为任意常数。

三、拉普拉斯变换法除了特征方程法外，拉普拉斯变换法也可以用来求解二阶常系数微分方程。

我们将 y、y' 和 y" 进行拉普拉斯变换，得到：L\{y''\}=s^2Y(s)-sy(0)-y'(0)L\{y'\}=sY(s)-y(0)L\{y\}=Y(s)将以上三个式子带入二阶常系数微分方程中，消去 Y(s)，就可以得到：s^2Y(s)-sy(0)-y'(0)+a(sY(s)-y(0))+bY(s)=F(s)其中 F(s) 为右侧函数的拉普拉斯变换。

10.5 二阶常系数线性微分方程

= C1e r1x + C2 e r2 x y
+ xC 2 )e rx y = (C 1
= eαx ( Acos βx + B sin βx) y
小结:求二阶常系数齐次线性方程小结求二阶常系数齐次线性方程y′′+py′+qy=0的通解的步骤：写出方程的特征方程：的步骤：1、写出方程的特征方程： r2+r+q=0; 2、求出特征方程的两个根r1,r2; 按上表写出方程⑵的通解. 3、根据r1,r2，按上表写出方程⑵的通解.
2
⇒ y2 = xy1 = xe rx 故通解为：故通解为： y = C1 y1 + C2 y2 = (C1 + xC2 )e .
rx
0的最简单形式) 的最简单形式
微积分九微积分九③
2011-122011-12-16
8/17

⑶当△=p2-4q<0时，特征根 r1, 2 = α ±β i = e (α +iβ ) x , y2 = e (α −iβ ) x 是方程⑵的两个解是方程⑵ 则 y1 y1 e = (α −iβ ) x = e 2 iβx ≠ 常数 ∴y 与y 线性无关且 1 2 y2 e 现将复值函数化为实值函数形式利用欧拉公式: 利用欧拉公式:eiθ =cosθ+isinθ,将y1与y2写为 = eαx (cos βx + i sin βx) y2 = eαx (cos βx − i sin βx) y1 作线性组合,得作线性组合得 i 1 αx = ( y2 − y1 ) = eαx sin β x Y1 = ( y1 + y2 ) = e cos βx Y2 2eαx cos βx 2 Y1 = cot βx ≠ 常数也是方程⑵的解, 则Y1与Y2也是方程⑵的解, 且 = αx Y2 e sin βx 故方程的通解为：故方程的通解为：y=C1Y1+C2Y2

§4.4.2二阶常系数线性微分方程_东南大学高等数学解析

a ib 是特征方程的单根 ②
。
例 1．求方程 y 5 y 6 y 2 x 3 的特解。
解： f (x) 2x 3 (2x 3)e0x ，
属 f (x) Pm (x)e ax 型（m 1, a 0 ），
特征方程为r 2 5r 6 0 ， r1 2 ，r2 3 ，
④
a 不是方程①的特征根时，（1）当 aa 2 ba c 0 ，即
∵ p m ( x ) 是一个m 次多项式，要使方程④的两端恒等，
m 次多项式 Q m (x) ，则 Q( x ) 必定是另一个
∴设 Qm (x) A x m A1x m1 A m1x A m 。
ax 故方程 ay by cy e [Pm (x)cosbx Pn (x)sin bx]
具有如下形式的特解：
y

k (aib) x k (aib) x y1 y2 x QLe x QLe .
y x QLe
k ax

k
(aib) x
x QLe
]
Pm Pn (aib) x Pm Pn (aib) x ( )e ( )e 2 2i 2 2i
P(x)e(aib)x P(x)e(aib)x
f ( x ) P ( x )e
(aib) x
P ( x )e
(aib) x
,
Pm Pn Pm Pn Pm Pn Pm Pn i ， P(x) i，其中 P( x ) 2 2i 2 2 2 2i 2 2 m, n} 。是互成共轭的 L 次多项式,而 L max{
并用同样的方法来确定Q m ( x ) 中的系数A i (i 0, 1, , m) 。

二阶常系数线性微分方程的解法

1
二阶常系数齐次线性方程解的性质回顾
一阶齐次线性方程 y P( x) y 0 (1)
1、方程(1)的任意两个解的和仍是(1)的解； 2、方程(1)的任意一个解的常数倍仍是(1)的解；
2
二阶常系数齐次线性方程解的性质 y ay by 0 (2)
1、方程(2)的任意两个解的和仍是(2)的解； 2、方程(2)的任意一个解的常数倍仍是(2)的解；
Q( x) Qm ( x) , 即 y Qm ( x) erx 情形2 若 r 是特征方程的单根, 即 r2 ar b 0 ,
而 2r a 0 , 则令 Q( x) xQm ( x) , 即
y xQm ( x)erx
14
Q (2r a)Q (r 2 ar b)Q Pm ( x) (*) 情形3 若 r 是特征方程的二重根, 即 r2 ar b 0 ,
2
2
此时原方程的通解为
y
(C1
C 2 x)e2x
1 2
x 2e2x
；
Q( x) Ax2 , Q Pm ( x) , 2 A 1
21
y 4 yAe x ,
代入原方程,得
A
(
1 2)2
,
即特解为
y
(
1 2)2
e
x
,
此时原方程的通解为
于是 y x( 1 x 1)e2x ，
2
2
原方程通解为
y
C1e x
C 2e2 x
x(1 2
x
1) e2 x
.
18
例6 求微分方程 y 6 y 9 y x e3x 的通解.
解特征方程 2 6 9 0 , 特征根 1,2 3 ，
对应齐次方程通解 Y (C1 C2 x)e3x . 因为 r 3 是二重特征根,

第二节两个自变量的二阶线性偏微分方程

通解为 u( , ) f ( ) g ( ), f , g任意函数故原方程 (3)的通解为 :
u( x, y) f ( ( x, y)) g (( x, y)) f (1x 1 y) g(2 x 2 y)
： B 4 AC 0时，
Step2: 化方程为标准型，求其通解。 Step3: 将第二步所求通解中的变量 , 换成 x, y
的函数即可。评点该方法：化标准型的过程很麻烦，很容易出错。但
是对于一些特殊方程，它们的标准型有一定的规律，给
求解带来很大的方便。三、 Auxx Buxy Cuyy 0的通解求法
四、 Auxx Buxy Cuyy D( x, y)的通解求法
Auxx Buxy Cuyy D( x, y)
的齐次方程(2)的通解与(6)的特解之和。例4：u xx 4u xy 4u yy e
y
(5)
(5)是非齐次线性方程，易得到(5)的通解等于它所对应
y
u ( y), 代入方程得到：解：设原方程的特解为
e 4u yy e , 可以找到一个特解为 u 4 设原方程的通解为 : ey u ( x, y ) xf (2 x y) g (2 x y ) 4

y
u( x, y) xf (2 x y) g (2 x y)
例3： uxx u yy 0
2
dy 解：特征方程： 1 0 dx ix y C1 特征线： ix y C2
u( x, y) f (ix y)) g (ix y)
： B 2 4 AC 0时，
1x 1 y c1 1x 1 y 求出特征线： ,引入变量 2 x 2 y c2 2 x 2 y 其中1 ，2，1 ，2为复数

4.6 二阶常系数齐次线性微分方程

r1
(二重根）二重根）, 则通解为
r1,2 = α ± iβ ,
则通解为
③根据特征方程的两个根的不同形式,按照下列规则写出微分方程的通解:
y=e
αx
( C1 cos β x + C2 sin β x ) .
3
例1 求解微分方程解特征方程为
y′′ + y′ − 6 y = 0.
例2 求解微分方程 y′′ + 4 y′ + 4 y 解特征方程为
x
x x 容易验证 y1 =e 和 y2 = 2e
都是方程的解. 但函数
探索一下原因:
x
y = C1e + C2 2e ,
虽是该方程的解，虽是该方程的解，却不是通解。却不是通解。因为上面的函数中虽形式上包含两个任意常数，虽形式上包含两个任意常数，而由于
函数
ex
和
2e x 是成比例的, 因此它们的线性组合
即
y = ( C1 + C2 x ) er1x .
u′′ + ( 2r1 + p ) u′ + ( r12 + pr1 + q ) u = 0.
r12 + pr1 + q = 0, 且 2 r1 + p = 0,
因r 是特征方程的二重根，故 1 是特征方程的二重根，
㈢ p − 4q < 0. 特征方程有一对共轭复根特征方程有一对共轭复根 r 1 , r2 ,
αx
( cos β x + i sin β x ) , ( cos β x − i sin β x ) .
y = eα x ( C1 cos β x + C2 sin β x ) .

第三节_二阶常系数线性微分方程的解法

2
通解的表达式
y = C1e r1 x + C 2e r2 x
y = (C1 + C 2 x ) e
r1 x
y = eαx (C 1 cos β x + C 2 sin β x )
8
例1 解
的通解. 求微分方程 y′′ − 2 y′ − 3 y = 0 的通解.
特征方程为 λ 2 − 2λ − 3 = 0 特征根为 λ1 = −1, λ2 = 3 故所求通解为
y = C 1e − x + C 2 e 3 x
例2 解
求方程 y′′ + 2 y′ + 5 y = 0的通解 .
特征方程为 λ2 + 2λ + 5 = 0
解得
λ1， = −1± 2i , 2
y = e (C1 cos 2 x + C 2 sin 2 x )
9
故所求通解为
−x
ds ds 例3 求微分方程 2 + 2 + s = 0 满足初始条件 dt dt
∗
′′ = Q′′( x )e r x + 2λ Q′( x )e r x + λ2Q( x )e r x (y )
∗
代入方程 y′′ + ay′ + by = f ( x ) ,
整理并约去 e
rx
,得
Q′′ + (2r + a)Q′ + (r 2 + ar + b)Q = Pm ( x)
(*)
13
(1)
1、方程(1)的任意两个解的和仍是(1)的解；方程(1)的任意两个解的和仍是(1)的解； (1)的任意两个解 (1)的解 2、方程(1)的任意一个解的常数倍仍是(1)的解；方程(1)的任意一个解的常数倍仍是(1)的解； (1)的任意一个解的常数倍仍是(1)的解

2.2-二阶常系数线性微分方程的解法

∴对应的齐次方程的通解为Y e x (C1 C2 x) 。 ∵ f ( x) xe x ，属 f ( x) Pm ( x)e x 型( m 1, 1 )，
而 1是特征方程的重根，
∴设
y x2 ( A x A1 )e x
，A
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 6
，
A1

0
。
∴ y 1 x3ex ，
取 u( x) 0 的一个解 u( x) x ，则 y2 xerx 。
∴方程①的通解为 y C1erx C2 xerx ，即 y erx (C1 C2 x) 。
3 ．特征方程的根是一对共轭复数的情形。
∵ y1 e( i ) x 、 y2 e( i ) x 是方程①的特解，
将 y ， ( y ) A ， ( y ) 0 ，代入原方程后得
5A 6( A x A1 ) 6A x (6A1 5A ) 2x 3 ，有
6A 2

6
A1

5
A
3

A A1

1 3 7 9
. 故原方程的特解为 y
∴设 Qm ( x) A0 x m A1 x m1 Am1 x Am 。
把 Qm ( x) 代入 ④ 式，比较等式两端 x 同次幂的系数，就得到以 A0 , A1 ,, Am1 , Am 作为未知数的 m 1 个方程的联立方程组，从而可以定出这些 Ai (i 0, 1, , m) ，
且
y1 y2

e( i ) x e( i ) x
e2 i x 不为常数，它们是线性无关的，

求解二阶微分方程

求解二阶微分方程二阶微分方程是指形式为$y''+f(x)y'+g(x)y=0$的方程，其中$f(x)$和$g(x)$是已知函数。

在下面的讨论中，我们将介绍如何求解这样的微分方程。

首先考虑形如$y''+ay'+by=0$的方程，其中$a$和$b$都是常数。

这样的方程称为常系数齐次线性二阶微分方程。

对于这类方程，我们可以根据特征方程$λ^2+aλ+b=0$的解来求解。

特征方程的解称为特征根。

1.如果特征方程的根是实数，假设为$r_1$和$r_2$，则方程的通解为$y=c_1e^{r_1x}+c_2e^{r_2x}$，其中$c_1$和$c_2$是任意常数。

2. 如果特征方程的根是共轭复数，假设为$α±βi$（其中$α$和$β$都是实数），则方程的通解为$y=e^{αx}(c_1\cos(βx)+c_2\sin(βx))$，其中$c_1$和$c_2$是任意常数。

注意：如果特征方程的根是重根，那么在通解中还需要考虑相应的$x$的幂函数项。

接下来考虑形如$y''+ay'+by=r(x)$的方程，其中$r(x)$是已知函数。

这样的方程称为非齐次线性二阶微分方程。

对于这类方程，我们可以先求解齐次线性二阶微分方程的通解$y_h(x)$，然后再寻找非齐次解$y_p(x)$，使得方程的通解为$y=y_h+y_p$。

非齐次线性二阶微分方程的非齐次解$y_p(x)$可以通过待定系数法或变异参数法来求解。

1.待定系数法待定系数法适用于$r(x)$为多项式函数、指数函数、三角函数或多个这些函数的线性组合的情况。

- 若$r(x)$为多项式函数，假设为$P_n(x)$（其中$P_n(x)$是$n$次多项式），则$y_p(x)$的形式为$y_p=a_nx^n+a_{n-1}x^{n-1}+...+a_1x+a_0$，将$y_p$代入方程，确定待定系数的值。

二阶常系数线性微分方程

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§6 二阶常系数线性微分方程
高阶线性微分方程在实际问题中应用比较多，本节以讨论二阶线性微分方程为主，所得的结果可以推广到二阶以上的线性微分方程。定义形如
d2y dy P( x) Q( x) y f ( x) 2 dx dx 的方程，称为二阶线性微分方程。
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(ii) 当是单实根, 即2 + p1 + p2 = 0 , 但2 + p2 0. Q(x)是 m+1次多项式, 取常数项为零. Q(x) = x Qm(x)
y* xe Qm ( x)
x
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y (C1 C 2 x)e x .
因=1是特征方程的重根，Pm(x)=x+1,故特解形式为： 2 x y* x e (ax b).
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代入原方程中得
6ax 2b x 1.
所以从而有一特解为
1 1 a ,b . 6 2 1 1 y* x e ( x ). 6 2
上述结论可推广到n阶常系数非齐次线性微分方程.
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例6 求方程 y''+y=xcos2x 的通解. 解：特征方程为 r2+1=0, 其根为r1,2= i, 所以对应齐次线性方程的通解为 y = C1cosx + C2sinx. 因 i =2i不是特征方程的根, P1(x)=x, Qn(x)0, 故可设特解为 y* = (ax+b)cos2x+(cx+d)sin2x y*'' = (–4ax+4c–4b)cos2x+(–4cx–4a–4d)sin2x

二阶常系数齐次线性微分方程的通解证明

二阶常系数齐次线性微分方程的通解证明来源：文都教育在考研数学中，微分方程是一个重要的章节，每年必考，其中的二阶常系数齐次线性微分方程是一个基本的组成部分，它也是求解二阶常系数非齐次线性微分方程的基础，但很多同学对其求解公式不是十分理解，做题时也感到有些困惑，为了帮助大家对其通解公式有更深的理解和更牢固的掌握，文都网校的蔡老师下面对它们进行一些分析和简捷的证明，供考研的朋友们学习参考。

一、二阶常系数齐次线性微分方程的通解分析通解公式：设0y py qy '''++=，,p q 为常数，特征方程02=++q p λλ的特征根为12,λλ，则1）当12λλ≠且为实数时，通解为1212x x y C eC e λλ=+； 2）当12λλ=且为实数时，通解为1112xx y C e C xe λλ=+； 3）当12,i λλαβ=±时，通解为12(cos sin )x y e C x C x αββ=+；证：若02=++q p λλ的特征根为12,λλ，则1212(),p q λλλλ=-+ =，将其代入方程0y py qy '''++=中得1212()y py qy y y y λλλλ''''''++=-++=212212()()()0y y y y y y y y λλλλλλ'''''''=---=---=，令2z y y λ'=-，则11110x dz z z z z c e dxλλλ'-=⇒=⇒=，于是121x y y c e λλ'-=，由一阶微分方程的通解公式得221212()()()1212[][]dx dx x x x y e c e e dx C e c e dx C λλλλλλ----⎰⎰=+=+⎰⎰ …（1） 1）当12λλ≠且为实数时，由（1）式得原方程的通解为21212()121212[]x x x x c y e e C C e C e λλλλλλλ-=+=+-，其中1112c C λλ=-，12C C 和为任意常数。

二阶线性常微分方程的解的结构

二阶线性常微分方程的解的结构二阶线性常系数微分方程的解的求法二阶线性常微分方程：y ’’+p(x)y ’+q(x)y=r(x) p(x)、q(x)、r(x)是区间I 上的已知函数 y ’’+p(x)y ’+q(x)y=0 齐次 y ’’+p(x)y ’+q(x)y=r(x)，r(x)≠0, 非齐次【一】对齐次方程：y ’’+p(x)y ’+q(x)y=01.若y 1(x)和y 2(x)都是上述齐次方程的解，则C 1y 1(x)+C 2y 2（x ）仍是上述方程的解.2.若y 1(x)和y 2(x)在区间I 上线性无关，即αy 1(x)+βy 2(x)=0仅当α=β=0时成立，则y=C 1y 1(x)+C 2y 2（x ）即是y ’’+p(x)y ’+q(x)y=0的通解。

【y ’’+p(x)y ’+q(x)y=0的任何一个解可表示成y=C 1y 1(x)+C 2y 2（x ）的形式】由上述1和2，求y ’’+p(x)y ’+q(x)y=0的通解，只需找到两个其两个线性无关的特解.【二】对非齐次方程：y ’’+p(x)y ’+q(x)y=r(x)，r(x)≠0y*(x)是其一y ’’+p(x)y ’+q(x)y=r(x)，r(x)≠0的一个特解Y(x)是对应齐次方程y ’’+p(x)y ’+q(x)y=0的某个解则1）y*’’+py*’+qy*=r 2) y ’’+py ’+qy=r两式相减：（y-y*）’’ + p(y-y*) ‘+q(y-y*)=0记Y=y-y*,则Y 是对应齐次方程y ’’+p(x)y ’+q(x)y=0的通解 y=y*+Y即：y ’’+p(x)y ’+q(x)y=r(x)，r(x)≠0的任何一个解y(x)都可以表示为：y(x)=y*(x)+Y(x) 即：非齐次方程的通解=非齐次方程的一个特解+对应其次方程的通解.如何求二阶线性常系数齐次微分方程y ’’+p(x)y ’+q(x)y=0 的通解？设y(x)是 y ’’+p(x)y ’+q(x)y=0 的解，p 、q 均为常数则在I 内y ’’(x)+py ’(x)+qy(x)=0,恒成立所以y ’、py ’、qy 必须能够抵消掉，即y 、y ’、y ’’必须是同一类型的函数. 只能是指数函数令kxe =y 是方程y ’’+py ’+qy=0（p 、q 为常数）的解即0k 2≡++kxe q pk ）（，可得02=++q pk k02=++q pk k 是一个一元二次方程，称为y ’’+py ’+qy=0的特征方程解一元二次方程得.24,24k 2221q p p k q p p ---=-+-=则与k 1k 2对应的.,y 2121xk xk e y e ==必是y ’’+py ’+qy=0（p 、q 为常数）的解但是.,y 2121xk xk e y e ==是否线性无关？【能否构成通解y ’’+py ’+qy=0（p 、q 为常数）】分类讨论： 1.04p 2>-q即k 1k 2是两个不等实根，且常数≠=-)(2121e x k x k x k x k e e ，即.,y 2121xk x k e y e ==线性无关所以x k xk e C eC 2121y +=2.04p 2<-q.,k 21βαβα-=+=k i 是一对共轭的复根则)s i n (c o s )()s i n (c o s )()(2)(121x i x e eex y x i x e e e x y xxi xk x x i x k -===+===-+ββαβααβα 线性无关复函数用起来不方便，不用其来构造y ’’+py ’+qy=0（p 、q 为常数）的通解取其线性组合：x e e e ix yx e e e x yx x k x k x x k xk ββααsin )(21)(ˆcos )(21)(ˆ212121=-==+=)(y ˆ),(yˆ21x x 是y ’’+py ’+qy=0（p 、q 为常数）的解，且)(y ˆ),(y ˆ21x x 线性无关. y ’’+py ’+qy=0（p 、q 为常数）的通解：)sin cos ()(21x C x C e x y xββα+= 3.042=-q p此时k 1=k 2，即重根，记重根为k ，kxe x =)(y 1必是y ’’+py ’+qy=0（p 、q 为常数）的一个解求通解，只需再找一个与kxe x =)(y 1线性无关的解.将上述这个解表示成为待定函数但非常数)(,)(y x u e x u kx=，代入y ’’+py ’+qy=0（p 、q 为常数），得到0])(')2(''[e 2=++++++u q pk k u p k u kx ，)2,0(k 212pk k q pk -===++ 所以u ’’=0.取u(x)=x,则得到y ’’+py ’+qy=0（p 、q 为常数）的另一个解kxxe y = 此时y ’’+py ’+qy=0（p 、q 为常数）的通解为kx e x C C x )()(y 21+=如何求二阶线性常系数非齐次微分方程y ’’+p(x)y ’+q(x)y=r(x)，r(x)≠0的通解？由刚开始的分析，只需求出它的一个特解y*(x)设齐次方程通解为)()()(2211x y C x y C x y +=，)()(y 21x y x 、是齐次方程的两个线性无关解设非齐次方程有一个形如)()()()()(2211*x y x C x y x C x y +=的解.上一行中的21,C C 已变易为待定函数接下来的任务是选择)(),(21x C x C ，使)()()()()(2211*x y x C x y x C x y +=是y ’’+p(x)y ’+q(x)y=r(x)，r(x)≠0的一个解将)()()()()(2211*x y x C x y x C x y +=代入y ’’+p(x)y ’+q(x)y=r(x)，r(x)≠0中得到：()()()()()()()()()x y x C x y x C x y x C x y x C x '''''y 22112211*+++=因为只要求出一个特解，即只要确定一组函数)(),(21x C x C ，我们就有比较大的自由度对)(),(21x C x C 加以限制，如选择)(),(21x C x C 使()()()()0''2211=+x y x C x y x C这样，()()()()()()()()()()()()()()x y x C x y x C x y x C x y x C x x y x C x y x C x 22112211*2211*'''''''''y'''y'+++=+=将()()()()()()()()()()()()()()()()()()()x y x C x y x C x y x C x y x C x x y x C x y x C x x y x C x y x C x 22112211*2211*2211*'''''''''y'''y'y +++=+=+=代入y ’’+p(x)y ’+q(x)y=r(x)，r(x)≠0()()()()()()()()()()()()()()()()()()()x r x y x C x y x C q x y x C x y x C p x y x C x y x C x y x C x y x C =+++++++2211221122112211''''''''''()()x x 21y ,y 都是齐次方程的解，可将上式化简为()()()()()x r x y x C x y x C =+2211''()()()()0''2211=+x y x C x y x C 与()()()()()x r x y x C x y x C =+2211''是关于()()x C x C 21,的线性代数方程组，解之，得()()()()()()()()()()()()()()()()x y x y x y x y x r x y x y x C x y x y x y x y x y x r x y x C 21211122121221'''0','''0'==再积一次分即可求出()()x C x C 21,.这就是参数变易法求二阶线性常系数非齐次微分方程.。

二阶常系数线性微分方程的通解公式

摘要讨论了二阶常系数线性微分方程一个通解公式．，求
关键词微分方程线性线性通解公式中图分类号Ｏ７．１５１
二阶常数系数非齐次线性微分方程求特解的待定系数法计算量大，很麻烦，本文讨论了求二阶常系数线性微分方程的通解公式，１文［］的结论是本文ｍ＝０Ａ为实数时的特例，２的结论且文［］是本文的推论２．对二阶常系数非齐次线性微分方程Ｙ＋ｑ＝，）＋Ｙ（，（）１其中Ｐｑ，为常数．记
（＋ＡＤ＋Ａ）ｘＤｌｏｑ（）＝Ｐ（）（１１）
因为Ａ不是Ａｒ（）＝０的根，以Ａ ≠０又因为ｐ（１为ｍ次多项式，所。，）要使（１成立，以１）所ｑｘ也是ｍ次多项式，ＱＸ（）记（）＝Ｑ（，）此时（）７式成立；
＝
（０１）
Ｔｙｏ公式展开得，ａｌｒ
ＡＤ＋Ａ））：ＡＡ）＋Ａ，Ａ）＋（Ｑ（（（Ｄ
厶：
注意Ａ（ ”Ａ）＝２方程（），，６用， ’＝ｅＱ（ｈ）代人得ｅＡ（＋Ａｑ（）＝ｅ（，缸Ｄ）ｘ）两端约去ｅ “得
孕
Ｄｆ）上Ｄ）上，）・－：，）一＝上（Ｉ（（，
弓理ｌ１Ｉ）ＡＤ）ｅｐ（）＝ｅ（＋ＡＰ（．（（ “ ）ＡＤ））（）４
２）Ｄ＿ｅｐ（）１］＝ｅｘＤ＋）．［ｘ（Ａ一（）ｐ证明１）由求导法则得
（）９

2.2二阶常系数线性微分方程的解法

当自由项 f (x) 为两种特殊类型函数时方程②特解的求法—待定系数法。
13
2.2 二阶常系数线性微分方程的解法
1. f (x) Pm(x)ex ( 其中 pm ( x)是 x 的 m 次多项式 )
这时方程②为 ay by cy Pm ( x)ex
③
可以设 y Q( x)ex ( 其中Q( x) 是多项式 ) 。
例 1．求方程 y 5 y 6 y 2x 3 的特解。
解： f ( x) 2x 3 (2x 3)e0x ，
属 f ( x) Pm ( x)e x 型（ m 1, 0 ），
特征方程为 r2 5r 6 0 ， r1 2 ， r2 3 ，
∵ 0 不是特征根，
∴设特解为 y Q1( x)e0x Aox A1 ，
得 erx (ar 2 br c) 0 ，但 erx 0 ，故有
ar 2 br c 0 ，
②
2
2.2 二阶常系数线性微分方程的解法
ar 2 br c 0 ，
②
若 r 是一元二次方程②的一个根，则 y erx 就是方程①的一个特解。
方程②叫做方程①的特征方程。
按特征方程的两个根 r1, r2 的三种可能情况： 1． r1 r2 是两个不相等的实根； 2． r1 r2 是两个相等的实根；
9
2.2 二阶常系数线性微分方程的解法
高阶常系数线性齐次方程的解法 n 阶常系数线性齐次方程为
a0 y(n) a1 y(n1) an1 y an y 0 ， ③
其特征方程为 a0r n a1r n1 an1r an 0 . ④
方程②是一个一元 n 次方程，有 n 个根。类似二阶常系
Q( x) 应为 m 次多项式 , Q( x) 应为 m 1 次多项式 ,

二阶常系数线性微分方程的通解公式

二阶常系数微分方程解法

10.5 二阶常系数线性微分方程

§4.4.2二阶常系数线性微分方程_东南大学高等数学解析

二阶常系数线性微分方程的解法

第二节 两个自变量的二阶线性偏微分方程

4.6 二阶常系数齐次线性微分方程

第三节_二阶常系数线性微分方程的解法

2.2-二阶常系数线性微分方程的解法

求解二阶微分方程

二阶常系数线性微分方程

二阶常系数齐次线性微分方程的通解证明

二阶线性常微分方程的解的结构

二阶常系数线性微分方程的通解公式

2.2二阶常系数线性微分方程的解法

第二节两个自变量的二阶线性偏微分方程