高等數學考研知識點總結

2021-10-13 10:20:37 字數 2068 閱讀 1989

@ 第十講常微分方程

一、 考試要求

1、了解微分方程及其階、解、通解、初始條件和特解等概念。

2、掌握變數可分離的微分方程、齊次微分方程和一階線性微分方程的解法。會解伯努力方程和全微分方程,會用簡單的變數代換解某些微分方程。會用降階法解下列形式的微分方程:

y(n)=f(x),y//=f(x,y/)和y//=f(y,y/).

3、掌握(會解)二階常係數齊次線性微分方程的解法,並會解某些高於二階的常係數齊次線性微分方程。

4、理解(了解)線性微分方程解的性質及解的結構定理,會解自由項為多項式、指數函式、正弦函式、余弦函式以及它們的和與積的二階常係數非齊次線性微分方程 。

5、了解差分與差分方程及其通解與特解等概念。

6、掌握一階常係數線性差分方程的解法。

7、會用微分方程和差分方程求解簡單的經濟應用問題。

8、會解尤拉方程。

9、會用微分方程解決一些簡單的應用問題。

二、內容提要

(一)、一階微分方程

1 可分離變數微分方程

或直接積分:

2 齊次方程

3 一階線性微分方程

或4 貝努里方程

5 全微分方程

6 可用簡單變數代換求解的微分方程

(二)、可降階的高階微分方程

1 , 連續積分n次

2 ,

3 ,

(三)、高階線性微分方程

1、 (1)

2) 解的性質、結構

2、常係數線性齊次方程

(1)特徵方程,特徵根三種情況:

(2)3、二階常係數線性非齊次方程

(1) , 特解:

(2), 特解:

(3) , 特解:

4、 尤拉方程

令5、 微分方程組

,一般化為二階常係數線性微分方程求解.

三、 典型題型與例題

題型一、一階微分方程的求解

解題步驟: (1) 判斷方程的型別; (2) 注意;

(3) 若不能確定型別,考慮用適當的變數代換.

例1、 (98 1) 已知函式y=y(x)在任意點x處的增量, 且當時,是的高階無窮小量,, 則y(1

例2、求。

例3、求的通解。

例4、(99)設有微分方程,其中,試求在內連續的函式y=y(x),使之在和內都滿足所給方程且y(0)=0.

例5、 求微分方程的乙個解y=y(x),使得由曲線y=y(x)與直線x=1,x=2以及x軸所圍成的平面圖形繞x軸旋轉一周的旋轉體體積最小.

例6、解微分方程;

例7、;

例8、例9、

解1、a 用曲線積分法:

b 用全微分運算:

c 用偏積分法:

原方程的通解為

注:全微分方程的解法:

則存在1、曲線積分法:

2、全微分的運算。

3、偏積分法

,則,,

, 題型

二、可降階的高階微分方程

例10、(001) 微分方程的通解為____,

例11、 (99 1) 設函式y(x)(x0)二階可導且過曲線y=y(x)上任意一點p(x,y)作該曲線的切線及x軸的垂線,上述兩直線與x軸所圍成的三角形的面積記為s1, 區間[0,x]上以y=y(x)為曲線的曲邊梯形面積記為s2. 並設,求此曲線的方程.

例12、

題型三、高階常係數線性微分方程的求解

1、二階常係數齊次線性微分方程的解

2、二階常係數非齊次線性微分方程的解

方法:1)求特徵方程的根

2)寫出齊次方程的通解

3)求出非齊次方程的乙個特解

4)寫出非齊次的通解

例13、

例14、

例15、

例16、 (002)具有特解的3階常係數齊次線性微分方程是

例17 (10123)3階常係數線性齊次微分方程的通解為.

例18、 設都是某二階常係數線性微分方程的解,則此二階常係數齊次線性微分方程為

例19*、(綜合題) 設在(-1,+)上具有連續的一階導數,且滿足f(0)=1及

求,並證明:當x>0時,有

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