列微分方程与解微分方程的要点
表
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示未知函数(设未知函数为一元函数),未知函数的导数或微
分与自变量之间关系的方程称作微分方程,方程中出现的未知函数的
最高阶导数或微分的阶数,叫微分方程的阶,因此,n阶微分方程的一般形式为
F(X;y, ()n,y………)=0 y
作为考研数学对微分分方程的要求,仅是一些特殊情形,即:一
阶微分方程(变量可分离方程,一阶齐次方程,一阶线性方程,
Bernoulli方程,令微分方程(会乘以积分固子后可化为全微分方程
的方程);可降阶的高阶微分方程(n,,,y=f(x)型,y=f(x,y)型,,,,yfyy,(,)型);二阶(或高阶)线性微分方程(解的结构及解法);
nn,,1(1)nn()xy,pyxyPxypuler方程(++……+=f(x);(、2……,pi,1nn,1i1
n)为常数),此外,对考数(三)的同学还要求差分方程(本课件不
涉及)
考查的重点是列微分方程解应用题,这恰是广大考生认为的难点
部分,先从往年考题中
分析
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两个例子能窥见一斑。当然概念与解方程
也是考查的重点
例1 设曲线L位于XOY平面的第一象限内,L上任意点M处的切
线与Y轴总相交,交点记为A,已知|MA|=|OA|,且L过点(33,),22
求L的方程。
例2 设物体A从点(0,1)出发,其速度大小为常数v,设y轴正向运动,物体B从点c(-1,0)与A同时出发,其速度大小为2v,方向始终指向A,试建立物体B的运动轨迹满足的微分方程,并写出初始条件。
一、基本概念与线性方程解的性质
1、微分方程的解
(1)解,通解,特解:代入微分方程,使之成为恒等式的函数,称
作微分方程的解,如果微分方程解的表达式中,所含独立的任意常数
个数等于微分方程的阶数,此解称作微分方程的通解(通解有时也可
以写成隐函数的形式,此种形式的解叫做微分方程的通积分);确定
了通解中的任意常数后,得到的解叫微分方程的特解。 (2)初始条件:用来确定n阶微分方程通解的任意常数的n个条件,如(1)n,,yxy(),yxy(),yxy(),,,…… 01n,000
称之为初始条件
(3)初值问题与积分曲线,带有初始条件的微分方程称为初值问题。
,,,=f(x)解的性质 yPxyqxy,,()()微分方程特解的图形叫做微分方程的积分曲线。 (1)若,,,yy,为齐次线性微分方程:=0 ()的解,ypxyqxy,,()()i122、二阶(或高阶)线性微分方程:
则
cycycy,,c(,为任意常数)仍为()的解。 i111222
(2)若cyyycycy,,,为方程()的两个线性无关的解,则(,i1121122c为任意常数) 2
为方程()的通解 i
(3)若,,,y*为非齐次线性微分方程ypxyqxy,,()()=f(x) ()ii的特解,而Y为相应的齐次线性微分方程()i的通解,则y=y*+Y是方程()ii的通
解
*(4)若,,,yfx()ypxyqxy,,()()(i=1、2……n)为=(i=1、2……n)的ii
nn**特征,则,,,yy,yfx,()是ypxyqxy,,()()=的特征(叠加原理) ii,,vi1,1,
,x例3 设,,,ycxe,yyy,,,20(c为任意常数)它是微分方程( ) (A)通线(B)特线 (C)不是方程的解 (D)是包含以上三个选项的情况