解:∵(x-2xy-y^2)dy+y^2dx=0==>x(1-2y)dy+y^2dx=y^2dy==>x(1-2y)e^(-1/y)dy/y^4+e^(-1/y)dx/y^2=e^(-1/y)dy/y^2(等式两端同乘e^(-1/y)/y^4)==>xd(e^(-1/y)/y^2)+e^(-1/y)dx/y^2=d(e^(-1/y))==>d(xe^(-1/y)/y^2)=d(e^(-1/y))==>xe^(-1/y)/y^2=e^(-1/y)+C(C是任意常数)==>x=(1+Ce^(1/y))y^2∴原方程的通解是x=(1+Ce^(1/y))y^2。
请问常微分方程方面哪些方程是可以求得通解的呢?哪些是不能的呢?在常微分方程方面,一阶方程中可求得通解的,除了线性方程、可分离变量方程和用特殊方法变成这两种方程的方程之外,为数是很小的
微分方程的通解求法二阶常系数齐次线性微分方程解法:
特征根法是解常系数齐次线性微分方程的一种通用方法。
设特征方程r*r+p*r+q=0两根为r1,r2。
1 若实根r1不等于r2
y=c1*e^(r1x)+c2*e^(r2x).
2 若实根r1=r2
y=(c1+c2x)*e^(r1x)
3 若有一对共轭复根(略)解微分方程y'-3xy=2x
解:这是一个典型的一阶线性微分方程。其基本解法(程式化解法)如下:
先求一阶线性齐次方程y'-3xy=0的通解:
dy/dx=3xy;分离变量得dy/y=3xdx;积分之,得lny=(3/2)x²+lnc₁;即得y=c₁e^[(3/2)x²;
将c₁换成x的函数u,即y=ue^[(3/2)x²].............(1)
将(1)的两边对x取导数得:dy/dx=y'=(du/dx)e^[(3/2)x²]+3xue^[(3/2)x²]........(2)
将(1)和(2)代入原方程得:
(du/dx)e^[(3/2)x²]+3xue^[(3/2)x²]-3xue^[(3/2)x²]=2x
故得(du/dx)e^[(3/2)x²]=2x;分离变量得du=2xe^[-(3/2)x²]dx;
积分之得u=∫2xe^[-(3/2)x²]dx=(-2/3)∫de^[-(3/2)x²]=-(2/3)e^[-(3/2)x²]+c
代入(1)式即得通解y={-(2/3)e^[-(3/2)x²]+c}e^[(3/2)x²]=-2/3+ce^[(3/2)x²]
【此解法谓之“参数变异法”或“常数变异法”】关于一阶微分方程:
齐次方程使用分离变量法,把x,y挪到各自一边,各自求积分
变量代换法(令u=y/x)
非齐次方程,使用公式法,y=e^(-∫p(x)dx)(c+e^(-∫p(x)q(x)dx)
还有一些特殊的,比如伯努利方程
二阶齐次方程,代换法
令y'=p,则y''=pdp/dy
层层积分法,
二阶非齐次,使用公式法
形如y''+qy'+py=Q(x)
先求齐次方程通解,
先求特征根:r^2+qr+p=0
则齐次方程通解为:
c1e^(r1x)+c2e^(r2x) 有两不等实根
(c1+c2x)1e^(r1x)有两等实根
e^(r1x)(c1cosr2x+c2sinr2x)有虚根r1+ir2
如果特征根与Q(x)指数有一个相等,则可设特解为xQ(x)
如果特征根与Q(x)指数有2个相等,则可设特解为x^2Q(x)
如果特征根与Q(x)指数有没个相等,则可设特解为Q(x)
通解=特解+齐次方程解
微分方程的通解求法二阶常系数齐次线性微分方程解法:
特征根法是解常系数齐次线性微分方程的一种通用方法。
设特征方程r*r+p*r+q=0两根为r1,r2。
1 若实根r1不等于r2
y=c1*e^(r1x)+c2*e^(r2x).
2 若实根r1=r2
y=(c1+c2x)*e^(r1x)
3 若有一对共轭复根(略)解微分方程y'-3xy=2x
解:这是一个典型的一阶线性微分方程。其基本解法(程式化解法)如下:
先求一阶线性齐次方程y'-3xy=0的通解:
dy/dx=3xy;分离变量得dy/y=3xdx;积分之,得lny=(3/2)x²+lnc₁;即得y=c₁e^[(3/2)x²;
将c₁换成x的函数u,即y=ue^[(3/2)x²].............(1)
将(1)的两边对x取导数得:dy/dx=y'=(du/dx)e^[(3/2)x²]+3xue^[(3/2)x²]........(2)
将(1)和(2)代入原方程得:
(du/dx)e^[(3/2)x²]+3xue^[(3/2)x²]-3xue^[(3/2)x²]=2x
故得(du/dx)e^[(3/2)x²]=2x;分离变量得du=2xe^[-(3/2)x²]dx;
积分之得u=∫2xe^[-(3/2)x²]dx=(-2/3)∫de^[-(3/2)x²]=-(2/3)e^[-(3/2)x²]+c
代入(1)式即得通解y={-(2/3)e^[-(3/2)x²]+c}e^[(3/2)x²]=-2/3+ce^[(3/2)x²]
【此解法谓之“参数变异法”或“常数变异法”】关于一阶微分方程:
齐次方程使用分离变量法,把x,y挪到各自一边,各自求积分
变量代换法(令u=y/x)
非齐次方程,使用公式法,y=e^(-∫p(x)dx)(c+e^(-∫p(x)q(x)dx)
还有一些特殊的,比如伯努利方程
二阶齐次方程,代换法
令y'=p,则y''=pdp/dy
层层积分法,
二阶非齐次,使用公式法
形如y''+qy'+py=Q(x)
先求齐次方程通解,
先求特征根:r^2+qr+p=0
则齐次方程通解为:
c1e^(r1x)+c2e^(r2x) 有两不等实根
(c1+c2x)1e^(r1x)有两等实根
e^(r1x)(c1cosr2x+c2sinr2x)有虚根r1+ir2
如果特征根与Q(x)指数有一个相等,则可设特解为xQ(x)
如果特征根与Q(x)指数有2个相等,则可设特解为x^2Q(x)
如果特征根与Q(x)指数有没个相等,则可设特解为Q(x)
通解=特解+齐次方程解