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线性齐次微分方程的特征法举例在线视频

线性齐次微分方程的特征法举例

下一节:二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法

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线性齐次微分方程的特征法举例课程教案、知识点、字幕

好 前面我们介绍了

线性常系数齐次微分方程的特征解法

在这一讲中

我们主要通过几个具体的例题

来看一下 怎么样利用特征解法

来求解具体的

线性常系数齐次微分方程

那我们第一个例题

先看一下这几个方程

第一个方程是y的两阶导

减掉4倍的y等于零

第二个方程也就是y的两阶导

加上y的一阶导再加y等于零

第三个方程 是y的两阶导

加上4倍的y的一阶导

加上4倍的y等于零

这是三个简单的

二阶线性常系数齐次微分方程

我们来看看 怎么样用特征法来求解它

第一个 也就是lemda方减4等于零

所以说 我们知道

它的lemda1 是等于2的

lemda2 是等于-2的

这就是它的两个特征根

根据我们的特征解法

我们知道 它的通解

应该就是c1乘上e的两倍x次方

再加上c2乘上e的负的两倍x次方

所以第一个方程利用特征法

我们通过简单计算 就得到了它的通解

第二个 这个方程的

特征方程我们写出来

应该是lemda方加上lemda加1等于零

那么我们来求它的解

它的lemda应该是等于负1加减根下

1减掉4 也就是这个样子 再除上2

实际上也就等于 负的二分之一

加减i倍的这个应该是二分之根3

也就是说 这个时候我们得到的

是它的一对共轭复特征根

那根据特征法

我们知道它的通解 应该就是

e的负的二分之x次方 乘上括号里面

c1 cos 二分之根三倍的x 再加上

c2 sin 二分之根三倍的x

这应该就是它的通解

这个通解 就带有复特征根的情况

第三个方程 第三个方程

它的特征方程是

lemda方加上4倍的lemda加4等于零

实际上 这个它的解我们知道

它就是lemda应该是等于负2

但它应该是一个重根

这时候 根据特征解法的结论

它的通解应该是

c1乘上e的负的两倍x次方

再加上c2乘上x

再乘上e的负的两倍x次方

这就是这三个解

这三个方程用特征解法

来求解它的通解的过程

第二个例子

我们来看一下 这个方程

这个方程 也就是它的四阶导数

减掉两倍的y的三阶导数

再加上5倍的y的两阶导数等于零

这应该是个简单的

四阶线性常系数齐次微分方程

那么 我们来求解 这个微分方程

仍然用特征解法

我们写出它的特征方程

也就是lemda的四次方

减掉两倍的lemda的三次方

再加上五倍的lemda的平方等于零

当然 它有一个重实根

也就是lemda1应该是等于零的

这应该是个二重的

接下来 还有一个根

应该我们用lemda正负来表示

这个地方 应该就等于

2加减根下 -2的平方是4

4再减掉4乘5 应该就是负16

然后再除上2

这个地方写出来

也就是1加减两倍的i

这个应该是一个单重的共轭复根

那根据高阶线性

常系数齐次方程的特征写法

我们就可以把它的通解给写出来

通解应该是这样子的

c1 乘上e的零次方 就是1

这针对的是这一个

再加上 c2 乘上x乘上e的零次方

是对应着这个重根的情况 这就是x

再加上 这两个我们写到一起来

这是e的x次方 括号里面是

c3 cos两倍x 再加上c4 sin两倍x

这一部分是对应着这个

单重复特征根的

这就是这一个

四阶线性常系数齐次方程的通解

这是利用特征解法来处理具体的

线性常系数齐次方程的一般过程

实际上 只要它的特征方程

我们能够得出它的特征根

那么它的通解

就利用我们前面给出的结论

直接给构造出来就行了

最后一个例题 我们来看一下这个题目

假设一个方程 它有这样的三个解

第一个就是y1等于e的x次方 负x次方

第二个 y2等于一个

两倍的x e的负x次方

第三个是 y等于一个三倍的e的x次方

就假设一个方程有这么三个解

当然如果我 就是说一个方程

有这三个解的时候

我当然不知道这个方程是什么方程

现在我加条件

首先我加这个方程是个三阶方程

然后接下来我再加

这个方程是个线性的 第二个条件

第三个条件 我再加

这个方程不仅线性的

它的系数函数 与自变量x无关

是常系数的

最后 再加上两个字

这个方程还是齐次方程

也就是说 如果我们知道

一个三阶线性常系数齐次方程的

三个解是这个形式

现在我们能不能

把这个方程给求出来

当然对于一般的微分方程问题

如果我们知道它的通解 求方程

应该就是说 我们是通过求导

得到那个任意系数满足的方程组

反解任意系数 给它消去

得到它的未知函数

及各阶导数满足的等式

尽管想法是直接的

但对一般方程来说

计算应该是复杂的

但是对我们这个问题 大家注意一下

这两个方程 是这个

三阶线性常系数齐次方程的解的时候

意味着什么

意味着这个方程 它的一个特征根

应该就是lemda1等于负1

而且它是个二重特征实根

应该是这样子的

如果这一个

是这个三阶线性常系数齐次方程的解

意味着它还有一个特征根

应该是等于1的

那么有了这两个特征根之后

我们直接就可以

把它的特征方程写出来

它的特征方程 也就是

lemda加1它的平方再乘上lemda减1

等于零 特征方程就写出来了

写出来之后

我们自然就可以把这一个给展开

表示成lemda的三次多项式的形式

那我们给它写一下 这应该就是

lemda的三次方

再加上两倍的lemda平方

再加上lemda

这面应该是减掉一个lemda平方

所以这面就是加lemda平方

这面应该减掉两倍的lemda

减掉两倍的lemda

这应该就是减掉lemda

这面还应该是一个减1

所以说 它的特征方程

应该就是这个样子

根据特征方程 与原来那个

线性常系数齐次方程的关系

我们要求的微分方程

应该是y的三阶导加上

y的两阶导 减掉y的一阶导

再减掉y等于零

这就是我们要求的微分方程

实际上 第三个例题就是强调了

我们由线性常系数齐次方程

自然可以得到它的特征方程

得到它的特征根

如果反过来

对于线性常系数齐次方程来说

如果它已经告诉了我们

一些线性无关的解

我们能不能看出它的特征根是什么

从而得到它的特征方程

最后得到方程本身

微积分——多元函数与重积分课程列表:

第一章 多元函数微分学

-第一节 多元连续函数

--向量的内积与长度-1

--向量的内积与长度-2

--R^n中的点列的收敛性

--内点、外点、边界点-1

--内点、外点、边界点-2

--开集、闭集、区域

--多元函数的有关概念

--二重极限的定义

--二重极限的例题

--二次极限的定义

--连续与一致连续的定义

--连续函数的性质-1

--连续函数的性质-2

--连续函数的性质-3

-第一章 多元函数微分学--第一节练习题

-第二节 多元函数的偏导数

--偏导数的概念

--偏导数的几何意义

--高阶偏导数的概念

--混和偏导数与求导顺序无关的条件

-第一章 多元函数微分学--第二节练习题

-第三节 多元函数的全微分

--全微分的概念

--可微的必要条件

--可微的充分条件

--可微的充要条件

--多元函数的原函数

-第一章 多元函数微分学--第三节练习题

-第四节 多元函数的微分法

--复合函数微分法之一

--复合函数微分法之二

--复合函数求导数(举例)

--隐函数存在定理

--隐函数求导法(举例)

--隐函数组求导法

-第一章 多元函数微分学--第四节练习题

-第五节 多元函数的方向导数与梯度向量

--方向导数的概念

--方向导数的计算

--梯度向量的概念与计算

-第一章 多元函数微分学--第五节练习题

-第六节 映射及其微分

--映射与连续映射的概念

--映射的导数、微分、雅克比矩阵

--复合映射的微分法

-第一章 多元函数微分学--第六节练习题

-第七节 多元函数的泰勒公式(以二元函数为例)

--二元函数有Peano型余项的Taylor公式

--二元函数有Peano型余项的Taylor公式-2

--二元函数带有Lagrange型余项的泰勒公式

-第一章 多元函数微分学--第七节练习题

第二章 多元函数微分学应用

-第一节 多元函数微分学的几何应用

--空间曲线的切线与法平面(之一)

--空间曲线的切线与法平面(之二)

--空间曲线的切线与法平面问题举例

--曲面的切平面与法线(之一)

--曲面的切平面与法线(之二)

--曲面的切平面与法线(之三)

--曲面的切平面与法线问题举例

-第二章 多元函数微分学应用--第一节练习题

-第二节 多元函数的极值

--极值点的概念和必要条件

--极值点的判别法

--极值问题举例

-第二章 多元函数微分学应用--第二节练习题

-第三节 多元函数的条件极值

--二元函数条件极值问题的提法

--三元函数条件极值问题的提法(之一)

--三元函数条件极值问题的提法(之二)

--条件极值问题的直接解法

--条件极值问题的Lagrange解法

--条件极值问题举例

--多元函数在有界闭域上的最值

--最小二乘法

-第二章 多元函数微分学应用--第三节练习题

第三章重积分

-第一节 二重积分的概念和性质

--二重重积分引入

--二重积分定义

--二重积分性质

--关于二重积分性质的例题

-第二节 二重积分的计算

--二重积分的计算:直角坐标系(1)

--二重积分的计算:直角坐标系(2)

--二重积分的计算:直角坐标系(3)

-第三章重积分--第二节练习题

-第三节 极坐标系及一般坐标系

--极坐标系

--一般坐标系

--二重积分的一般坐标变换公式

--二重积分的计算:极坐标系

--二重积分的计算:极坐标系例题

--二重积分的计算:一般坐标系例题

-第三章重积分--第三节练习题

-第四节 三重积分

--三重积分的引入

--三重积分的定义

--三重积分的性质

--直角坐标系

--三重积分的计算:例题(1)

--三重积分的计算:例题(2)

--空间坐标变换

--空间柱坐标系

--空间柱坐标系例题(1)

--空间柱坐标系例题(2)

--球坐标系

--球坐标系例题

-第三章重积分--第四节 练习题

-第五节 第一类曲线积分

--第一类曲线积分的引入

--第一类曲线积分的定义

--第一类曲线积分的性质

--第一类曲线积分的计算公式

--第一类曲线积分的计算例题

-第三章重积分--第五节 练习题

-第六节 第一类曲面积分

--第一类曲面积分的引入

--第一类曲面积分的定义

--第一类曲面积分的性质

--第一类曲面积分的计算公式

--第一类曲面积分的计算例题(1)

--第一类曲面积分的计算例题(2)

-第三章重积分--第六节 练习题

-第七节 含参变量积分

--含参定积分的定义

--含参积分的连续性

--含参积分的导数

--含参积分的例题

-- 广义含参积分的一致收敛性

--广义含参积分的连续性和积分导数

-第三章重积分--第七节 练习题

第四章 向量分析

-第一节 第二类曲线积分

--第二类曲线积分的引入

--第二类曲线积分的定义

--第二类曲线积分的性质第二类曲线积分的性质

--第二类曲线积分的性质

-第四章 向量分析--第一节 练习题

-第二节 Green公式及其应用

--平面第二类曲线积分:Green公式

--平面第二类曲线积分的计算:利用Green 公式

-第四章 向量分析--第二节 练习题

-第三节 第二类曲面积分

--曲面的定向

--第二类曲面积分的引入

--第二类曲面积分的定义与性质

--第二类曲面积分的计算

-第四章 向量分析--第三节 练习题

-第四节 Gauss公式与Stokes公式

--Gauss公式

--第二类曲面积分的计算:Gauss公式

--Stokes公式及其应用

-第四章 向量分析--第四节 练习题

-第五节 无源场,保守场与调和场

--平面保守场

--势函数及其计算

--空间保守场

--常见的场

-第四章 向量分析--第五节 练习题

第五章 常微分方程

-第一节 微分方程的基本概念

--微分方程概念举例

--微分方程的基本概念

--一阶微分方程定解问题解的存在唯一性

-第二节 可求解的一阶微分方程(初等积分法)

--变量分离方程

--齐次型方程

--可化为齐次型方程的方程

--一阶线性微分方程的概念和解的性质

--一阶线性微分方程的解法

--Bernoulli方程

--可降阶方程(之一)

--可降阶方程(之二)

-第五章 常微分方程--第二节 练习题

-第三节 高阶线性微分方程解的结构

--线性微分方程解的性质

--函数组线性相关(无关)的概念

--函数组线性相关的必要条件

--线性微分方程解函数组线性相关的判别法

--线性微分方程解的结构

-第五章 常微分方程--第三节 练习题

-第四节 高阶线性常系数微分方程

--视频5--17 二阶线性齐次微分方程的特征法

--n阶线性齐次微分方程的特征法

-- 线性齐次微分方程的特征法举例

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法(之一)举例

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法(之二)

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法(之二)举例

--二阶线性常系数非齐次微分方程的变动任意常数法

--二阶线性微分方程的变动任意常数法

--二阶线性微分方程的变动任意常数法(之二)

--欧拉方程

--欧拉方程举例

-第五章 常微分方程--第四节 练习题

线性齐次微分方程的特征法举例笔记与讨论

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