高等数学学习指导
整理者:李拥?/p>
第七?/p>
微分方程
1.
一阶微分方?/p>
?/p>
1
)微分方程的基本概念?/p>
?/p>
?/p>
微分方程?/p>
含有未知函数?/p>
未知函数的导数即自变量的等式叫做微分方程?/p>
未知函数是一元函数,
叫做常微分方程;未知函数是多元函数,叫做偏微分方程?/p>
?/p>
、微分方程的阶:微分方程中所出现的未知函数导数的最高阶数,叫做微分方程的阶?/p>
?/p>
、微分方程的解:若某个函数代入微分方程能使该方程成为恒等式,这个函数就叫做该微分方程?/p>
解?/p>
④?/p>
微分方程的通解?/p>
若微分方程的解中所含相互独立的任意常数的个数与微分方程的阶数相同,
?/p>
样的解叫做微分方程的通解?/p>
⑤、微分方程的初始条件、特解:用来确定微分方程通解中任意常数的条件叫做初始条件。确定了?/p>
解中任意常数的解称为微分方程的特解?/p>
?/p>
2
)可分离变量方程?/p>
形如
)
(
)
(
dx
dy
x
g
x
f
?/p>
的方程称为可分离变量微分方程?/p>
?/p>
g(y)
?/p>
0,
则可将方?
化为
dx
)
(
)
(
dy
x
f
y
g
?/p>
其特点是方程的一端只含有
y
的函?/p>
dy
?/p>
另一端只含有
x
的函?/p>
dx
?/p>
即将两个?/p>
量分离在等式两端,其接法是分离变量后两边积分得到通解?/p>
?/p>
3
)齐次方程:
形如
)
(
y
x
y
f
?/p>
?/p>
的方程称为齐次方程?/p>
其解法是做变?/p>
x
y
u
?/p>
?/p>
?/p>
y=ux,
dx
du
dx
dy
x
u
?/p>
?/p>
,
代入方程化为可分离变量的微分方程?/p>
?/p>
4
)一阶线性微分方程:形如
)
(
)
(
dx
dy
x
Q
y
x
P
?/p>
?/p>
的方程称为一阶线性微分呢方程,其特点是方程中
的未知函数及其导数为一次的?/p>
如果
0
)
(
?/p>
x
Q
?/p>
则称为一阶线性齐次微分方程;
如果
Q(x)
不恒等于?/p>
?/p>
则称为一阶线性非齐次微分方程,其通解?/p>
C
dx
e
x
Q
e
y
dx
x
P
dx
x
P
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
)
(
)
(
)
(
(
?/p>
?/p>
5
)伯努利方程?/p>
形如
)
1
,
0
(
)
(
)
(
'
?/p>
?/p>
?/p>
n
y
x
Q
y
x
P
y
n
的方程称为伯努利方程?/p>
次方程的特点是未知函?/p>
的导数仍是一次的,但未知函数出现
n
次方幂。其解法是做变量替换
n
y
z
?/p>
?/p>
1
,则?/p>
,
dx
dz
1
1
dx
dy
,
dx
dy
)
1
(
dx
dz
1
1
n
y
y
n
n
n
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
代入原方程,得:
),
(
)
1
(
)
(
)
1
(
dx
dz
x
Q
n
z
x
P
n
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
这是一个线性非齐次微分方程,再按线性非齐次微分方程的解法求出通解;最后以
n
y
z
?/p>
?/p>
1
换回原变
量,即为所求?/p>
2
、高阶微分方程,常系数线性微分方程:
?/p>
1
)可降价的高阶微分方程:
?/p>
?/p>
)
(
)
(
x
f
y
n
?/p>
:其特点是右端仅含有自变?/p>
x
,通过连续积分
n
次得到通解?/p>
?/p>
?/p>
)
'
,
(
'
'
y
x
f
y
?/p>
:其特点是方程不显含未知函数
y
。令
'
'
'
),
(
'
p
y
x
p
y
?/p>
?/p>
?/p>
,代入原方程化为一阶微?