二阶常系数非齐次线性微分方程特解
1. **确定非齐次项的形式** :
- 如果非齐次项 `f(x)` 是多项式,特解通常也采用相同次数的多项式形式。
- 如果非齐次项 `f(x)` 包含指数函数 `e^αx`,特解也会包含相同的指数函数形式。
2. **求解对应的齐次方程** :
- 写出对应的齐次方程 `y\'\' + py\' + qy = 0`。
- 求解齐次方程的特征方程 `λ^2 + pλ + q = 0`,得到特征根 `λ1` 和 `λ2`。
3. **根据特征根确定特解的形式** :
- 如果 `0` 不是特征根,特解形式为 `y* = x^kQ_m(x)e^λx`,其中 `Qm(x)` 是与 `f(x)` 同次数的多项式,`k` 和 `λ` 根据 `f(x)` 的具体情况确定。
- 如果 `0` 是特征方程的单根,特解形式为 `y* = x^kQ_m(x)e^λx`,其中 `k=1`,`λ=0`。
- 如果 `0` 是特征方程的重根,特解形式为 `y* = x^kQ_m(x)e^λx`,其中 `k` 是 `λ` 的重数。
4. **代入原方程求解特解系数** :
- 将特解形式代入原非齐次方程,通过比较系数求解特解中的未知系数。
5. **组合通解和特解** :
- 齐次方程的通解形式为 `y_c = C1e^(λ1x) + C2e^(λ2x)`。
- 特解形式为 `y_p`,其中 `C1` 和 `C2` 是任意常数。
- 最终解为 `y = y_c + y_p`。
以上步骤是求解二阶常系数线性非齐次微分方程特解的一般方法。需要注意的是,具体求解过程中可能需要根据非齐次项的具体形式进行适当调整。
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