版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領
文檔簡介
第四節(jié)
一階線性微分方程一、一階線性微分方程二、伯努利方程三、小結dxdy
+
P(
x)
y
=
Q(
x)一、線性方程一階線性微分方程的標準形式:當Q(x)”0,上方程稱為齊次的.上方程稱為非齊次的.當Q(x)”0,【例如】dy
=y
+x2
,dxyy
-
2
xy
=
3,dx
=
x
sin
t
+
t
2
,dty
-
cos
y
=
1,線性的;非線性的.一階線性微分方程的解法d
xd
y+
P(
x)
y
=
01.解齊次方程分離變量兩邊積分得故通解為ln
y
=
-
P(
x)dx
+
ln
Cy
=
C
e-
P
(
x
)d
x2.解非齊次方程d
xd
y
+
P(
x)
y
=
Q(
x)對應齊次方程通解
y
=
C
e-
P(
x)dxu¢e-
P
(
x)
d
x
-
P(
x)
ue-
P
(
x
)
d
x
+
P(x)
u
e-
P(
x)
d
x
=
Q(x)即對應齊次方程通解非齊次方程特解y
=
Ce-
P
(
x)
d
x用常數變易法:作變換
y(x)
=
u(x)
e-
P(
x)
d
x
,
則故原方程的通解+
e-
P(
x)
d
x
Q(x)
e
P(
x)
d
x
dx
y
=
eQ(
x)
e
d
x
+
C-
P
(
x
)
d
xP
(
x
)
d
x即u
=
Q(x)
e
P(
x)
d
x
dx
+
C兩端積分得【常數變易法】把齊次方程通解中的常數變易為待定函數的方法.【實質】未知函數的變量代換.新未知函數u(x)
原未知函數y(x),作變換y
=
u(
x)e-
P
(
x
)dx求方程y¢+1
y
=sin
x
的通解.x
xxP(
x)
=
1
,xQ(
x)
=
sin
x
,e dx
+
C
y
=
exsin
xx
1
dxx-
1
dx
e dx
+
C=
e-ln
xxsin
xln
xxx=
1
(
sin
xdx
+
C
)
=
1
(-
cos
x
+
C
).【解】【例1】積,求曲線【例2】如圖所示,平行于y軸的動直線被曲線與
y
=
x
3
(
x截?下0的)
線段PQ之長數值上等于陰影部分的面y
=
f
(
x)0xf
(
x)f
(
x)dx
=
(
x3
-
y)2
,x03ydx
=
x
-
y,y
+
y
=
3
x2
,兩邊求導得解此微分方程【解】y
+
y
=
3
x2C
+y
=
e-
dxdx23
x
e
dx由y
|x=0
=0,所求曲線為得C
=-6,y
=
3(-2e
-x
+
x2
-
2x
+
2).yo
x
x=
Ce-
x
+
3
x2
-
6
x
+
6,PQy
=
x
3y
=
f
(
x)【例3】求方程x【解】注意
x,
y
同號,
當
x
>
0
時,
d
x
=
2d1P(
y)
=
-
2
yQ(
y)
=
-
1y由一階線性方程通解公式,得x
=
ey[
-
1
ex
,故方程可變形為y3x
d
y
=0
的通解.
y
x
yd
x
2+
-y[-
1d
y
+
ln
C所求通解為ye
=
C
(C
?
0)xy這是以
為x
因變量,y為自變量的一階線性方程伯努利(Bernoulli)方程的標準形式dxdy
+
P(
x)
y
=
Q(
x)
yn(n
?
0,1)當n
=0,1時,方程為線性微分方程.當n
?0,1時,方程為非線性微分方程.二、伯努利方程【解法】需經過變量代換化為一階線性微分方程.d
xy-n
d
y
+
P(
x)
y1-n
=
Q(
x)令
z
=
y1-n
,則
dz
=
(1
-
n)
y-n
d
yd
x
d
xd
xdz
+(1
-n)P(x)z
=(1
-n)Q(x)
(關于z,x的一階線性方程)求出此方程通解后,
換回原變量即得伯努利方程的通解.\
y1-n
=
z
=
e-(1-n)
P
(
x
)dx
(
Q(
x)(1
-
n)e(1-n)
P
(
x
)dxdx
+
C
).除方程兩邊,得y
的通解.【例3】
求方程
dy
-
4
y
=
x2dx
xy
=
x2
,1
dy
-
4y
dx
x令
z
=
y
,2
dz
-
4
z
=
x2
,dx
x2
2+
C
,
解得z
=xx
22+
C
.
x即y
=x4
【解】兩端除以
y,得【例4】用適當的變量代換解下列微分方程:1.
2
yy¢+
2
xy2
=
xe-
x2
;【解】2y¢+
xy
=
1
xe-
x2
y-1
,令z
=y1-(-1)=y2
,則dz
=2
y
dy
,dx
dxz
=
e-
2
xdx
[
xe-
x2
e
2
xdx
dx
+
C
]dx\
dz
+
2
xz
=
xe-
x2
,所求通解為222
xy2
=
e-
x
(
+
C
).dx
x
sin2
(
xy)
x-
y
;dy
=
12.【解】令z
=xy,則dz
=y
+x
dy
,dx
dx1x
sin2
(
xy)
x
sin2
z1dx-
y
)
=
,dz
=
y
+
x(2z
-
sin
2z
=
4
x
+
C
,分離變量法得將z
=xy
代回,所求通解為2
xy
-
sin(2
xy)
=
4
x
+
C
.可分離變量的方程;dy
=
13.dx x
+
y【解Ⅰ】令x
+y
=u,則dy
=du
-1,dx
dx代入原式dxdu
-
1
=
1
,uu
-
ln
|
u
+
1
|=
x
+
C
,分離變量法得將u
=x
+y
代回,y
-
ln
|
x
+
y
+
1
|=
C
,所求通解為y或
x
=
C1e
-
y
-
1dy【解Ⅱ】
方程變形為
dx
=
x
+
y.可分離變量的方程dydx
=
x
+
y.dy
dx
-
x
=
y一階線性非齊次微分方程則有x
=
e-
P
(
y
)dy
(
Q(
y)e
P
(
y
)dydy
+
C
)=
e-(-1)dy
(
ye(-1)dydy
+
C
)=
e
y
(
ye-
ydy
+
C
)=
e
y
(-
ye-
y
-
e-
y
+
C
)=
Ce
y
-
y
-
1三、小結1.齊次方程2.線性非齊次方程3.伯努利方程xy¢=
f
(
y
)令
y
=
xu
;令y
=u(x)e-
P
(x
)dx
;令
y1-n
=
z
;思考與練習判別下列方程類型:(1)
x
dy
+
y
=
xy
dydx
dxdx(2)
x
dy
=y
(ln
y
-
ln
x)3(3)
(
y
-
x
)
dx
-
2x
dy
=
03(4)
2
y
dx
+
(
y
-
x)
dy
=
0(5)
(
y
ln
x
-
2)
y
dx
=
x
dy提示:y
-
1d
y
=
dxy
x可分離變量方程d
y
=
y
ln
y齊次方程x2dx
x
xd
y
-
1
y
=
-線性方程2y2d
y
2
y
2dx
2
xdx
1-
x
=
-線性方程d
y
+
2
y
=
ln
x
y2dx
x
x伯努利方程【思考題】求微分方程y¢=的通解.cos
ycos
y
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
- 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- GB/T 46984.1-2025光伏電池第1部分:晶體硅光伏電池光致衰減試驗方法
- 貨物安全檢查制度
- 財產保險代位求償制度
- 行政復議制度本質上是司法審查制度
- 《歸去來兮辭》練習
- 2026河南鄭州市區(qū)公立醫(yī)院招聘護理崗參考考試試題附答案解析
- 執(zhí)法培訓考試試題及答案
- 中醫(yī)招聘考試試題及答案
- 2026廣東深圳大學深圳醫(yī)療保障研究院誠聘研究助理1名備考考試題庫附答案解析
- 2026云南昆明市晉寧區(qū)人民政府辦公室招聘編外人員2人參考考試題庫附答案解析
- 2026中國電信四川公用信息產業(yè)有限責任公司社會成熟人才招聘備考題庫及答案詳解參考
- 郵政服務操作流程與規(guī)范(標準版)
- 2025年年輕人生活方式洞察報告-海惟智庫
- 2026昆山鈔票紙業(yè)有限公司校園招聘15人備考題庫及1套完整答案詳解
- 南瑞9622型6kV變壓器差動保護原理及現場校驗實例培訓課件
- 2026年重慶市江津區(qū)社區(qū)專職人員招聘(642人)考試參考題庫及答案解析
- 統(tǒng)編版(2024)七年級上冊道德與法治期末復習必背知識點考點清單
- 新華資產招聘筆試題庫2026
- 造口常用護理用品介紹
- 小米銷售新人培訓
- (新教材)2025年秋期部編人教版二年級上冊語文第七單元復習課件
評論
0/150
提交評論