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1、1一阶微分方程一阶微分方程1)可分离变量的微分方程可分离变量的微分方程解法解法类型类型2)一阶线性微分方程一阶线性微分方程类型类型解法解法第1页/共60页3)齐次方程齐次方程此为变量可分离的微分方程此为变量可分离的微分方程类型类型解法解法 令令 ，则，则 原方程变为原方程变为第2页/共60页4)伯努利方程伯努利方程为一阶线性微分方程为一阶线性微分方程类型类型解法解法 令令 ，则原方程变为，则原方程变为第3页/共60页2可降阶的二阶微分方程可降阶的二阶微分方程方法方法 作作 次积分次积分新方程是一个一阶微分方程新方程是一个一阶微分方程1)类型类型2)类型类型方法方法 令令 ，则原方程转变为，则原
2、方程转变为第4页/共60页新方程是一个一阶微分方程新方程是一个一阶微分方程3)类型类型 方法方法 令令 ，则原方程转变为，则原方程转变为第5页/共60页3二阶线性微分方程的解的结构二阶线性微分方程的解的结构设二阶线性微分方程设二阶线性微分方程而称方程而称方程为方程为方程所对应的齐次线性方程有所对应的齐次线性方程有1)若若 是方程是方程的线性无关解，则方程的线性无关解，则方程有通解有通解第6页/共60页的一个特解的一个特解2)若若 是方程是方程的特解，则方程的特解，则方程有通解有通解3)若若 是方程是方程 的特解，的特解，则则 为方程为方程第7页/共60页4二阶常系数线性微分方程二阶常系数线性微
3、分方程1)二阶常系齐次数线性微分方程二阶常系齐次数线性微分方程设方程设方程相应的特征方程为相应的特征方程为则：则：若方程有两个不同的实根若方程有两个不同的实根 ，则方程的通解为，则方程的通解为第8页/共60页若方程有两个相同的实根若方程有两个相同的实根 ，则方程的通解为，则方程的通解为若方程有一对共轭复根若方程有一对共轭复根 ，则方程的通，则方程的通解为解为第9页/共60页2)二阶常系数非齐次线性微分方程二阶常系数非齐次线性微分方程设方程为设方程为则方程有特解则方程有特解其中其中 是一个与是一个与 同次的多项式，而同次的多项式，而若若 不是特征方程的根，不是特征方程的根，若若 是特征方程的单根
4、，是特征方程的单根，若若 是特征方程的二重根是特征方程的二重根第10页/共60页设方程设方程则方程有特解则方程有特解其中其中 是是 次的多项式，次的多项式，而，而 按按 是否为特征方程的根而分别取是否为特征方程的根而分别取1或或0第11页/共60页二、例 题 选 讲解解 此方程为一个可分离变量的微分方程分离变量，此方程为一个可分离变量的微分方程分离变量，因因得得例例1 求解方程求解方程 第12页/共60页两边积分，得两边积分，得即得原方程的通解即得原方程的通解第13页/共60页解解 原方程变形后为齐次方程原方程变形后为齐次方程例例2 求解方程求解方程 ，作变换作变换 ，则有，则有第14页/共6
5、0页移项，得移项，得两边积分，得两边积分，得将将 代入，有代入，有第15页/共60页即满足初始条件的解为即满足初始条件的解为由初始条件由初始条件 ，得，得 ，即原方程的解为，即原方程的解为第16页/共60页解解 原方程变形为原方程变形为即即例例3 求微分方程求微分方程 的通解的通解此是关于函数此是关于函数 的一阶线性非齐次线性微分方程，的一阶线性非齐次线性微分方程，由求解公式得由求解公式得第17页/共60页第18页/共60页分离变量，得分离变量，得两边积分，得两边积分，得例例4 求解微分方程求解微分方程 解法解法1 此方程为齐次方程，作代换此方程为齐次方程，作代换 ，则有，则有第19页/共60
6、页故方程的通解为故方程的通解为即即由于由于第20页/共60页解法解法2 方程变形为方程变形为故方程的通解为故方程的通解为代回原变量，得代回原变量，得此方程为贝努利方程，此时令此方程为贝努利方程，此时令 ，则有，则有第21页/共60页例例5 求解下列方程求解下列方程即即方程的解为方程的解为1.；2.解解 1.此方程不含变量此方程不含变量 ，故令变换，故令变换 ，则方程为，则方程为第22页/共60页即即所以，方程的通解为所以，方程的通解为第23页/共60页方程变形为方程变形为即有即有2.此方程中不含变量此方程中不含变量 ，作变换，作变换 ，则，则第24页/共60页解得解得即即分离变量后，再两边积分
7、得分离变量后，再两边积分得从而得方程的通解从而得方程的通解由由 ，得方程的解为，得方程的解为 由由第25页/共60页例例6 求下列方程的通解求下列方程的通解解解 1.特征方程为特征方程为解得解得 ，由此得到方程的通解，由此得到方程的通解1.；2.；3.第26页/共60页则则 2.特征方程为特征方程为 ，因而齐次方程的通解为，因而齐次方程的通解为由于由于 为单根，故可设方程的特解为为单根，故可设方程的特解为第27页/共60页代入方程后，比较系数得代入方程后，比较系数得所以所以因而方程的通解为因而方程的通解为第28页/共60页代入到原方程，得代入到原方程，得3.特征方程为特征方程为 ，解得，解得
8、，所以齐次方，所以齐次方程的通解为程的通解为注意到注意到 不是特征方程的根，故方程的特解可不是特征方程的根，故方程的特解可设为设为第29页/共60页1一阶微分方程一阶微分方程2可降阶的二阶微分方程可降阶的二阶微分方程3二阶线性微分方程的解的结构二阶线性微分方程的解的结构4二阶常系数线性微分方程二阶常系数线性微分方程一、第七章要点第30页/共60页1一阶微分方程一阶微分方程1)可分离变量的微分方程可分离变量的微分方程解法解法类型类型2)一阶线性微分方程一阶线性微分方程类型类型解法解法第31页/共60页3)齐次方程齐次方程此为变量可分离的微分方程此为变量可分离的微分方程类型类型解法解法 令令 ，则
9、，则 原方程变为原方程变为第32页/共60页4)伯努利方程伯努利方程为一阶线性微分方程为一阶线性微分方程类型类型解法解法 令令 ，则原方程变为，则原方程变为第33页/共60页2可降阶的二阶微分方程可降阶的二阶微分方程方法方法 作作 次积分次积分新方程是一个一阶微分方程新方程是一个一阶微分方程1)类型类型2)类型类型方法方法 令令 ，则原方程转变为，则原方程转变为第34页/共60页新方程是一个一阶微分方程新方程是一个一阶微分方程3)类型类型 方法方法 令令 ，则原方程转变为，则原方程转变为第35页/共60页3二阶线性微分方程的解的结构二阶线性微分方程的解的结构设二阶线性微分方程设二阶线性微分方程
10、而称方程而称方程为方程为方程所对应的齐次线性方程有所对应的齐次线性方程有1)若若 是方程是方程的线性无关解，则方程的线性无关解，则方程有通解有通解第36页/共60页的一个特解的一个特解2)若若 是方程是方程的特解，则方程的特解，则方程有通解有通解3)若若 是方程是方程 的特解，的特解，则则 为方程为方程第37页/共60页4二阶常系数线性微分方程二阶常系数线性微分方程1)二阶常系齐次数线性微分方程二阶常系齐次数线性微分方程设方程设方程相应的特征方程为相应的特征方程为则：则：若方程有两个不同的实根若方程有两个不同的实根 ，则方程的通解为，则方程的通解为第38页/共60页若方程有两个相同的实根若方程
11、有两个相同的实根 ，则方程的通解为，则方程的通解为若方程有一对共轭复根若方程有一对共轭复根 ，则方程的通，则方程的通解为解为第39页/共60页2)二阶常系数非齐次线性微分方程二阶常系数非齐次线性微分方程设方程为设方程为则方程有特解则方程有特解其中其中 是一个与是一个与 同次的多项式，而同次的多项式，而若若 不是特征方程的根，不是特征方程的根，若若 是特征方程的单根，是特征方程的单根，若若 是特征方程的二重根是特征方程的二重根第40页/共60页设方程设方程则方程有特解则方程有特解其中其中 是是 次的多项式，次的多项式，而，而 按按 是否为特征方程的根而分别取是否为特征方程的根而分别取1或或0第4
12、1页/共60页二、例 题 选 讲解解 此方程为一个可分离变量的微分方程分离变量，此方程为一个可分离变量的微分方程分离变量，因因得得例例1 求解方程求解方程 第42页/共60页两边积分，得两边积分，得即得原方程的通解即得原方程的通解第43页/共60页解解 原方程变形后为齐次方程原方程变形后为齐次方程例例2 求解方程求解方程 ，作变换作变换 ，则有，则有第44页/共60页移项，得移项，得两边积分，得两边积分，得将将 代入，有代入，有第45页/共60页即满足初始条件的解为即满足初始条件的解为由初始条件由初始条件 ，得，得 ，即原方程的解为，即原方程的解为第46页/共60页解解 原方程变形为原方程变形
13、为即即例例3 求微分方程求微分方程 的通解的通解此是关于函数此是关于函数 的一阶线性非齐次线性微分方程，的一阶线性非齐次线性微分方程，由求解公式得由求解公式得第47页/共60页第48页/共60页分离变量，得分离变量，得两边积分，得两边积分，得例例4 求解微分方程求解微分方程 解法解法1 此方程为齐次方程，作代换此方程为齐次方程，作代换 ，则有，则有第49页/共60页故方程的通解为故方程的通解为即即由于由于第50页/共60页解法解法2 方程变形为方程变形为故方程的通解为故方程的通解为代回原变量，得代回原变量，得此方程为贝努利方程，此时令此方程为贝努利方程，此时令 ，则有，则有第51页/共60页例
14、例5 求解下列方程求解下列方程即即方程的解为方程的解为1.；2.解解 1.此方程不含变量此方程不含变量 ，故令变换，故令变换 ，则方程为，则方程为第52页/共60页即即所以，方程的通解为所以，方程的通解为第53页/共60页方程变形为方程变形为即有即有2.此方程中不含变量此方程中不含变量 ，作变换，作变换 ，则，则第54页/共60页解得解得即即分离变量后，再两边积分得分离变量后，再两边积分得从而得方程的通解从而得方程的通解由由 ，得方程的解为，得方程的解为 由由第55页/共60页例例6 求下列方程的通解求下列方程的通解解解 1.特征方程为特征方程为解得解得 ，由此得到方程的通解，由此得到方程的通解1.；2.；3.第56页/共60页则则 2.特征方程为特征方程为 ，因而齐次方程的通解为，因而齐次方程的通解为由于由于 为单根，故可设方程的特解为为单根，故可设方程的特解为第57页/共60页代入方程后，比较系数得代入方程后，比较系数得所以所以因而方程的通解为因而方程的通解为第58页/共60页代入到原方程，得代入到原方程，得3.特征方程为特征方程为 ，解得，解得 ，所以齐次方，所以齐次方程的通解为程的通解为注意到注意到 不是特征方程的根，故方程的特解可不是特征方程的根，故方程的特解可设为设为第59页/共60页感谢您的观看。第60页/共60页