高等数学基础班常微分方程

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(1)求F(x)所满足的一阶微分方程;
(2)求出F(x)的表达式.
【例9】设 连续,求解方程 .
【例10】过点 且满足关系式 的曲线方程为 .
【例11】求微分方程 的一个解 ,使得由曲线 与直线 及 轴所围成的平面图形绕 轴旋转一周的旋转体体积最小。
【例12】函数 且满足等式
(1)求导数 ;
(2)证明:当
【考点六】二阶常系数非齐次线性微分方程:
1.大纲要求:会解自由项为多项式,指数、函数、正弦函数、余弦函数,以及它们的和与积的二阶常系数非齐次线性微分方程。
2.二阶常系数非齐次线性微分方程的一般形式是: ,其中 为常数,若特解为 ,对应的齐次微分方程 的通解为 ,则原方程的通解为

3.求二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法:
【考点分析】本章包括三个重点内容:
1.常见的一阶、二阶微分方程求通解或特解。求解常微分方程重要的是判断方程为哪种类型,并记住解法的推导过程。
2.微分方程的应用问题,这是一个难点,也是重点。利用微分方程解决实际问题时,若是几何问题,要根据问题的几何特性建立微分方程。若是物理问题,要根据某些物理定律建立微分方程,也有些问题要利用微元法建立微分方程。
3.数学三要求掌握一阶常系数线性差分方程的求解方法,了解差分与差分方程及其通解与特解等概念,会用差分方程求解简单的经济应用问题。
【考点一】形如 的一阶微分方程称为变量可分离微分方程。可分离变量的微分方程的解题程序:
当 ,然后左、右两端积分
上式即为变量可分离微分方程的通解。其中,C为任意常数, 的一个原函数, 表示函数 的一个原函数.
【大纲内容】常微分方程的基本概念;变量可分离的方程;齐次方程;一阶线性方程;伯努利(Bernoulli)方程;全微分方程;可用简单的变量代换求解的某些微分方程;可降阶的高阶微分方程;线性微分方程解的性质及解的结构定理;二阶常系数齐次线性微分方程;高于二阶的某些常系数齐次线性微分方程;简单的二阶常系数非齐次线性微分方程;欧拉(Euler)方程;微分方程的简单应用。
【考点四】二阶常系数齐次线性微分方程:
1.标准形式: , 均为常数。
2.通解公式:①特征方程为 ;
②若特征方程有互异实根 ,则通解为 ;
③若特征方程有相等实根 ,则通解为 ;
④若特征根为共轭复根 ( 为常数, ),
则通解为
【例13】求下列微分方程的解
1、 2、 3、
【例14】设 ( 为任意常数)为某二阶常系数线性齐次微分方程的通解,则该方程为_________。
【例18】设函数 在 内连续, ,且对所有的 ,满足条件
,求
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【例1】若连续函数 满足关系式 ,则 等于( )
(A) (B) (C) (D)
【例2】已知曲线 处的切线斜率为
则 .
【例3】求下列微分方程的解
1、 2、 3、
【考点二】形如 的微分方程称为齐次方程。其解法是固定的:令 ,则 ,代入得 .分离变量,得 。两端积分,得 ,求出积分后,将 换成 ,即得齐次方程的通解
【例5】求下列微分方程的通解.
1、 2、
3、 4、
【考点三】1. 形如 的微分方程称为一阶线性非齐次微分方程,其通解公式为: .
【评注】由于一阶微分方程的通解只包含一个任意常数c,因此通解公式中的积分 ,只表示其中一个任意的原函数,不含任意常数c。
2. 求通解可以套用上述公式,如不套用公式,就用教材中推导公式的方法求解。
第六章常微分方程
常微分方程是高等数学中理论性和应用性都较强的一部分,是描述客观规律的一种重要方法,是处理物理、力学、几何等应用问题的一个重要工具,微分和积分的知识是研究微分方程的基础。微分方程作为考试的重点内容,每年研究生考试均会考到。特别是微分方程的应用问题,既是重点,也是难点,在复习时必须有所突破。
3. 通解公式的记忆方法:一阶线性非齐次微分方程 等价于 即
两边积分得 即
【例6】设 为连续函数,(1)求初值问题
的解 ,其中 是正常数;(2)若 ( 为常数)。
证明:当 时,有
【例7】求下列微分方程的通解.
1、 ,2、 3、
【例8】设F(x)=f(x)g(x), 其中函数f(x),g(x)在 内满足以下条件: , ,且f(0)=0,
设 ,且对应齐欠微分方程
的通解为 ,其中 为任意常数。将
换成函数, 保持不变,即令
是 的通解,其中 是待定系数。函数 的求法如下:
先求方程组
解出 与 ,再积分就可得出 与Leabharlann Baidu代入得
就是原方程的通解。
【例15】求下列微分方程的通解
1、 2、 3、
【例16】设 在 上连续,且 ,求
【例17】设 ,其中 连续,求满足条件的
【大纲要求】要理解微分方程的有关概念,如阶、解、通解、特解、定解条件等,掌握几类方程的解法:如变量可分离方程,齐次方程,一阶线性微分方程,伯努利方程,可降阶方程等。理解线性微分方程解的性质和解的结构,掌握求解常系数齐次线性方程的方法,掌握求解某些自由项的常系数非齐次线性方程的待定系数法。了解欧拉方程的概念,会求简单的欧拉方程。会用微分方程处理物理、力学、几何中的简单问题。
①设 ,其中 是 次多项式,设特解
,其中 也是 次多项式,当 不是 的单特征根时, ;当 是 的重特征根时, ,再设 ,将 代入微分方程 ,两端比较 同次幂系数,就可求出符定系数 。
②设 其特解为
其中 ,而 按 (或 )不是特征方程的根据或是特征方程的单根依次取0或1。
4.求二阶线性常系数非齐次微分方程的常数变易法:
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