非齐次线性常微分方程的通解公式是什么?
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发布时间:2023-09-26 14:18
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时间:2024-10-08 01:44
非齐次线性常微分方程的通解公式可以表示为:
\[ y(t) = y_h(t) + y_p(t) \]
其中,\(y(t)\) 是方程的解,\(y_h(t)\) 是对应齐次线性常微分方程的通解(即其对应的齐次方程的解),而\(y_p(t)\)是非齐次方程的特解。
对于齐次线性常微分方程:
\[ \frac{d^2y}{dt^2} + a\frac{dy}{dt} + by = 0 \]
其通解公式为:
\[ y_h(t) = c_1e^{r_1t} + c_2e^{r_2t} \]
其中,\(c_1\) 和 \(c_2\) 是任意常数,而 \(r_1\) 和 \(r_2\) 是齐次方程的特征根(解析解)。特征根的求解方法取决于齐次方程的阶数和系数。
对于非齐次线性常微分方程:
\[ \frac{d^2y}{dt^2} + a\frac{dy}{dt} + by = f(t) \]
其中,\(f(t)\) 是给定的非齐次项(通常是已知函数),我们需要找到一个特解 \(y_p(t)\) 来满足非齐次方程。特解的形式取决于 \(f(t)\) 的具体形式,通常使用待定系数法或者常数变易法来求解。
将特解 \(y_p(t)\) 和齐次解 \(y_h(t)\) 相加,得到非齐次方程的通解 \(y(t)\)。
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