y''+a1y'+a2y=0,其中a1、a2为实常数。
对于一元函数来说,如果在该方程中出现因变量的二阶导数,就称为二阶(常)微分方程,其一般形式为F(x,y,y',y'')=0。在有些情况下,可以通过适当的变量代换,把二阶微分方程化成一阶微分方程来求解。
求微分方程 y''+2y'+y=5e^(-x)的通解
解:齐次方程 y''+2y'+y=0的特征方程 r²+2r+1=(r+1)²=0的根r₁=r₂=-1;因此齐次方程的
通解为:y=[e^(-x)](c₁+c₂x);
因为原方程右边的5e^(-x)中的指数所含 -1正好是特征方程的重根,因此要设特解为:
y*=ax²e^(-x)..........①
y*'=2axe^(-x)-ax²e^(-x)=a(2x-x²)e^(-x)............②
y*''=a(2-2x)e^(-x)-a(2x-x²)e^(-x)=a(2-4x+x²)e^(-x)............③
将①②③代入原式得:a[(2-4x+x²)+2(2x-x²)+x²]e^(-x)=5e^(-x)
即有 2a=5,故a=5/2;∴特解 y*=(5/2)x²e^(-x);
故原方程的通解为:y=[(c₁+c₂x+(5/2)x²]e^(-x);
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