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7-常微分方程

2019-09-19·Calculus

变量可分方程

p(y)dy=q(x)dxp(y)dy=q(x)dx
  • 通解 ∫p(y)dy=∫q(x)dx\int p(y)dy=\int q(x)dx
  • 初值问题:有初始条件,解为特解
  • 解的存在于唯一性定理
  • 解的延伸定理

一阶线性方程

dydt+p(t)y=q(t)\frac{dy}{dt}+p(t)y=q(t)

  • 通解:y=e−∫p(t)∫e∫p(t)q(t)dty=e^{-\int p(t)}\int e^{\int p(t)}q(t)dt

常系数齐次方程

∑j=0najdjydtj=0\sum_{j=0}^na_j\frac{d^jy}dt^j=0

  • 解的线性组合仍为解
  • 特征多项式:P(λ)=∑j=0najλj=∏j=1k(λ−rj)mjP(\lambda)=\sum_{j=0}^na_j\lambda^j=\prod_{j=1}^k(\lambda-r_j)^{m_j}
  • 特征根:P(λ)P(\lambda) 的根
    • erte^{rt} 为解   ⟺  P(r)=0\iff P(r)=0
  • y(t)=∑i=1k∑j=0mk−1tjerity(t)=\sum_{i=1}^{k}\sum_{j=0}^{m_k-1}t^je^{r_it}

常系数非齐次方程

∑j=0najdjydtj=q(t)\sum_{j=0}^na_j\frac{d^jy}dt^j=q(t)

  • Lagrange 常数变易法