“二阶常系数线性齐次微分方程”名称的理解
1. 引言
我们在高等数学中,或者大学物理或振动理论中,常会听到二阶常系数线性齐次微分方程,有时会调整它们的先后顺序如“齐次二阶常微分方程”等等。那么这几个词分别是什么意思呢?
2. 微分方程的理解
微分方程:含有参数、未知函数y和未知函数导数的方程。
常微分方程:未知函数是一元函数的方程。
偏微分方程:未知函数是多元函数的方程。
微分方程的阶:式中出现的未知函数最高阶导数的阶数。
3.常见名词的理解
以二阶常系数线性齐次微分方程 y"+py’+qy=0( p,q是实常数)举例,以便理解其中的各个词的含义。
二阶是指最高阶只有二阶即y"
常系数是指y", y’,y前面的系数p,q是常数
线性是指微分方程中只包含y及其各阶导数的一次幂项(y’,y’‘),或含这些一次幂项与x的各种运算组合构成的混合项。但是,不含y及其各阶导数的高次幂项,也不含y及其各阶导数之间的混合项。例如:只含ay、by’、cxy"一类的项,不含ayy、byyy、cyy’、fxyy"一类的项.(abcf为常数)。
齐次是指微分方程中不含常数项,也不含仅由x的各种运算组合构成的项(比如6x,2*sinx,3cosx等);
微分方程:含有参数(如x)、未知函数y和未知函数导数(如y‘,y’‘)的方程。
4. 二阶常系数线性齐次微分方程
4.1 标准形式:
y"+py’+qy=0
( p,q是实常数)
4.2 特征方程
r^2+pr+q=0
4.3 通解
(1).两个不相等的实根:y=C1e(r1x)+C2e(r2x)
(2).两根相等的实根:y=(C1+C2x)e^(r1x)
(3).一对共轭复根:r1=α+iβ,r2=α-iβ:y=e^(αx)*(C1cosβx+C2sinβx)