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二阶常系数非齐次线性方程的解法

(2007-08-22 13:45:39)
标签:

学习公社

高数

分类: 资料房
 

二阶常系数非齐次线性方程的解法

 

   我们来学习二阶常系数线性非齐次方程http://www.aihuau.com/lzzgs/gs9/9.7.ht1.gif的求解方法.由前面我们知道线性非齐次方程的通解,等于它的任一特解与对应齐次方程的通解之和。前面我们已知道对应齐次方程的通解的解法,现在的关键是怎样求得特解。
二阶常系数非齐次线性方程的解法
   常系数二阶线性非齐次方程的一般形式为:
                       http://www.aihuau.com/lzzgs/gs9/9.7.ht1.gif
   下面我们根据f(x)具有下列特殊情形时,来给出求其特解的公式:
    1):http://www.aihuau.com/lzzgs/gs9/9.7.ht2.gif,其中μ为一常数,
     http://www.aihuau.com/lzzgs/gs9/9.7.ht3.gif为零次多项式,此时:
            a):当μ不是特征方程的根时,可设http://www.aihuau.com/lzzgs/gs9/9.7.ht4.gif
            b):当μ是特征方程的单根时,可设http://www.aihuau.com/lzzgs/gs9/9.7.ht5.gif
            c):当μ是特征方程的重根时,可设http://www.aihuau.com/lzzgs/gs9/9.7.ht6.gif
     http://www.aihuau.com/lzzgs/gs9/9.7.ht7.gif为一m次多项式,即:μ=0,此时
            a):当a2≠0即μ=0不是特征方程的根时,可设http://www.aihuau.com/lzzgs/gs9/9.7.ht8.gif
            b):当a2=0,a1≠0时,即μ=0是特征方程的单根时,可设http://www.aihuau.com/lzzgs/gs9/9.7.ht9.gif
            c):当a2=0,a1=0时,即μ=0是特征方程的重根时,可设http://www.aihuau.com/lzzgs/gs9/9.7.ht10.gif
   例题:求方程http://www.aihuau.com/lzzgs/gs9/9.7.ht11.gif的一个特解
   解答:对应的特征方程为http://www.aihuau.com/lzzgs/gs9/9.7.ht12.gif
         原方程右端不出现http://www.aihuau.com/lzzgs/gs9/9.7.ht14.gif,即μ=0
         因为μ=0不是特征方程的根,所以设特解为
                            http://www.aihuau.com/lzzgs/gs9/9.7.ht15.gif
         代入原方程,得
                            http://www.aihuau.com/lzzgs/gs9/9.7.ht16.gif
         于是:              http://www.aihuau.com/lzzgs/gs9/9.7.ht17.gif
         故所求的特解为:
                             http://www.aihuau.com/lzzgs/gs9/9.7.ht18.gif
   (2):http://www.aihuau.com/lzzgs/gs9/9.7.ht20.gif,其中a,μ,v为常数。
          此时的特解为: http://www.aihuau.com/lzzgs/gs9/9.7.ht21.gif
   例题:求方程http://www.aihuau.com/lzzgs/gs9/9.7.ht22.gif的特解
   解答:显然可设特解为:
                              http://www.aihuau.com/lzzgs/gs9/9.7.ht23.gif
         代入原方程得:
                              http://www.aihuau.com/lzzgs/gs9/9.7.ht24.gif
         由此得:
                               A=-1
         从而原方程的特解是
                               http://www.aihuau.com/lzzgs/gs9/9.7.ht25.gif

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