二阶及二阶以上微分方程称为高阶微分方程.一般情况下,求解高阶方程更加困难,其基本思路之一是设法降低方程的阶,从而降低问题的难度.
方程
的右边仅是自变量x的函数.对方程两边逐次积分n次(即降阶n次)可得到通解.
例1 求微分方程y#=x+1的通解.
解 方程两边积分一次,得
两边再积分,得
第三次积分,得通解
方程
的右边不显含未知函数y.如果令y′=p,则y″=p′,从而方程化为
p′=f(x,p).
这是关于x,p的一阶微分方程,设其通解为
p=φ(x,C1),
则
积分便得方程(2)的通解
例2 求微分方程y″=y′的通解.
解 令y′=p,则y″=p′,代入方程得
p′=p,
分离变量,得
因而
即y′=C1ex,积分得原方程的通解
例3 求微分方程(1+x2)y″=2xy′满足初始条件y(0)=1,y′(0)=3的特解.
解 所给方程不显含未知函数y,令y′=p,则y″=p′,从而方程化为
分离变量,得
两边积分,得
即
p=y′=C1(1+x2).
由条件y′(0)=3得C1=3,所以
y′=3(1+x2).
两边积分,得
y=x3+3x+C2.
又由条件y(0)=1,得C2=1,于是所求方程的特解为
y=x3+3x+1.
方程
的右边不显含x.如果令y′=p,则
从而方程(3)可化为
这是关于y,p的一阶微分方程,设其通解为
则
分离变量并积分,得方程(3)的通解
例4 求微分方程2yy″-y′2-1=0的通解.
分离变量,得
两边积分,得
再由y′=p,得
分离变量并两边积分,便得原方程的通解
1.求下列微分方程的通解:
(2)
2.求下列微分方程满足所给初始条件的特解:
3.设有一质量为m的物体,在空中由静止开始下落,如果空气阻力为R=c2v2(其中c为常数,v为物体运动的速度),求物体下落的距离s与时间t的函数关系.
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。