二阶常系数齐次线性微分方程的通解

简介: 二阶常系数齐次线性微分方程的通解

正文


*本文略去了很多证明,只记录结论

*文中的微分方程均指代二阶常系数线性微分方程

二阶常系数齐次线性微分方程的形式为:



1.png

由于是二阶线性微分方程,所以它有两个解,记为y 1 、 y 2若y 1 y 2 ≠ C (即两个解之比不为常数),则y 1 、 y 2 线性无关,那么微分方程的通解为:


2.png

我们可以通过微分方程的特征方程来计算微分方程的两个解:

对于微分方程:

3.png

它的特征方程为:


4.png

(微分方程的n阶导对于特征方程的n次幂)

写出微分方程的特征方程后即可以用求根公式求出特征方程的解:


5.png

以下分情况讨论:

①当Δ>0时,r 1 、 r 2  是两个不相等的实根



6.png

微分方程的通解为:

7.png

当Δ=0时,r 1 、 r 2  是两个相等的实根


8.png

微分方程的通解为:

9.png

③当Δ<0时,r 1 、 r 2 是一对共轭复根


10.png

其中

11.png

微分方程的通解为:

12.png

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