《阶常微分方程》PPT课件.ppt

解,一、问题的提出,微分方程:凡含有未知函数的导数或微分的方程叫微分方程.,例,实质:联系自变量,未知函数以及未知函数的某些导数(或微分)之间的关系式.,分类1:常微分方程,偏微分方程.,微分方程的阶:微分方程中出现的未知函数的最高阶导数的阶数.,一阶微分方程,高阶(n)微分方程,分类2:,分类3:单个微分方程与微分方程组.,微分方程的解:代入微分方程能使方程成为恒等式的函数.,微分方程的解的分类：,(1)通解:微分方程的解中含有任意常数,且任意常数的个数与微分方程的阶数相同.,(2)特解:确定了通解中任意常数以后的解.,解的图象:微分方程的积分曲线.,通解的图象:积分曲线族.,初始条件:用来确定任意常数的条件.,过定点的积分曲线;,一阶:,二阶:,过定点且在定点的切线的斜率为定值的积分曲线.,初值问题:求微分方程满足初始条件的解的问题.,解,所求特解为,微分方程的初等解法:初等积分法.,求解微分方程,求积分,(通解可用初等函数或积分表示出来),可分离变量的微分方程:,2.两边同时积分:,解,可简写为：,例,解,例,例.解初值问题,解:分离变量得,两边积分得,即,由初始条件得 C=1,(C 为任意常数),故所求特解为,2.可化为分离变量的某些方程,(1).齐次方程 形如,令,代入原方程得,两边积分,得,积分后再用,代替 u,便得原方程的通解.,解法:,分离变量:,例 解微分方程,解:,代入原方程得,分离变量,两边积分,得,故原方程的通解为,(当 C=0 时,y=0 也是方程的解),(C 为任意常数),例,解,是齐次方程,例.解微分方程,分离变量，再两边积分,将u带回得,例.求方程 的通解,(3)形如,解,代入原方程得,分离变量、积分得,得原方程的通解,方程变为,3、一阶线性微分方程,一阶线性微分方程的标准形式:,上方程称为齐次的.,上方程称为非齐次的.,例如,线性的;,非线性的.,齐次线性方程,1、方程(1)的任意两个解的和仍是(1)的解；,2、方程(1)的任意一个解的常数倍仍是(1)的解；,3、方程(1)的任意一个解加上方程(2)的任意一个解是(2)的解；,4、方程(2)的任意两个解之差是(1)的解.,线性方程解的性质,非齐次线性方程,那么方程(2)的通解为,那么方程(2)的通解为,对应齐次方程的通解,非齐次方程特解,的特解,线性方程解的叠加性质,和,的一个特解.,齐次方程的通解为,1.线性齐次方程,一阶线性微分方程的解法,使用分离变量法,形式求积：,形式求解的结果给了我们重要启示：若方程有解，其解必,先来观察，若（1）有解，其解形状如何？对方程作形式求解：将（1）改写成,上述解方程的方法，叫做常数变易法，用于求解线性非齐次方程。,将 y 和 代入（1）：,齐次方程通解,非齐次方程特解,即,解：,也可以直接代公式求解,解：若将方程写为,它显然不是线性方程，将方程改写作,解：因“”右端均为可导函数，故左端也可导，两边对x求导,例 用常数变易法求一阶线性方程通解,例 用通解公式求一阶线性方程的通解,当 x0 时,伯努利(Bernoulli)方程,伯努利方程的标准形式:,令,求出此方程通解后,除方程两边,得,换回原变量即得伯努利方程的通解.,解法:,(线性方程),例 求方程 的通解,解：这是伯努力方程，其中,