可分离变量方程课件.ppt

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1、一、可分离变量方程第五模块　微积分学的应用第二节　一阶微分方程二、一阶线性微分方程一阶微分方程的一般形式为F(x,y,y)=0.一、可分离变量方程例如：形如y=f(x)g(y)的微分方程，称为可分离变量方程.(1)分离变量将方程整理为使方程各边都只含有一个变量.的形式，(2)两边积分两边同时积分，得故方程通解为我们约定在微分方程这一章中不定积分式表示被积函数的一个原函数，而把积分所带来的任意常数明确地写上.例1求方程解分离变量，得两边积分，得这就是所求方程的通解．例2求方程解分离变量，得两边积分，得化简得另外，y=0也是方程的解，因此C2为任意常数．求解过程可简化为：

2、两边积分得即通解为其中C为任意常数.中的C2可以为0，这样，方程的通解是分离变量得例3求方程dx+xydy=y2dx+ydy满足初始条件y(0)=2的特解.解将方程整理为分离变量，得两边积分，有化简，得即将初始条件y(0)=2代入，为所求之通解.得C=3.故所求特解为例4解分离变量得即两边积分，得经整理，得方程的通解为也可写为二、一阶线性微分方程一阶微分方程的下列形式称为一阶线性微分方程，简称一阶线性方程.其中P(x)、Q(x)都是自变量的已知连续函数.左边的每项中仅含y或y，且均为y或y的一次项.①它的特点是：右边是已知函数，称为一阶线性齐次微分方程，简称线性齐次方

3、程，0，则称方程①为一阶线性非齐次微分方程，简称线性非齐次方程.通常方程②称为方程①所对应的线性齐次方程.②若Q(x)若Q(x)0，则方程成为1.一阶线性齐次方程的解法一阶线性齐次方程是可分离变量方程.两边积分，得所以，方程的通解公式为分离变量，得例6求方程y+(sinx)y=0的通解.解所给方程是一阶线性齐次方程，且P(x)=sinx，由通解公式即可得到方程的通解为则例7求方程(y-2xy)dx+x2dy=0满足初始条件y

4、x=1=e的特解.解将所给方程化为如下形式：这是一个线性齐次方程，则由通解公式得该方程的通解将初始条件y(1)=e代入通解，得C=1.故所求特解为

5、2.一阶线性非齐次方程的解法设y=C(x)y1是非齐次方程的解，将y=C(x)y1(其中y1是齐次方程y+P(x)y=0的解)及其导数y=C(x)y1+C(x)y1代入方程则有即因y1是对应的线性齐次方程的解，因此有其中y1与Q(x)均为已知函数，代入y=C(x)y1中，得容易验证，上式给出的函数满足线性非齐次方程所以可以通过积分求得且含有一个任意常数，所以它是一阶线性非齐次方程的通解在运算过程中，我们取线性齐次方程的一个解为于是，一阶线性非齐次方程的通解公式，就可写成：上述讨论中所用的方法，是将常数C变为待定函数C(x)，再通过确定C(x)而求得方程解的方法，称

6、为常数变易法.例8求方程2y-y=ex的通解.解法一使用常数变易法求解．将所给的方程改写成下列形式：这是一个线性非齐次方程，它所对应的线性齐次方程的通解为将y及y代入该方程，得设所给线性非齐次方程的解为于是，有因此，原方程的通解为解法二运用通解公式求解．将所给的方程改写成下列形式：则代入通解公式，得原方程的通解为例9求解初值问题．解使用常数变易法求解．将所给的方程改写成下列形式：则与其对应的线性齐次方程的通解为设所给线性非齐次方程的通解为于是，有将y及y代入该方程，得因此，原方程的通解为将初始条件y(p)=1代入，得C=p，所以，所求的特解，即初值问题的解为例10求

7、方程y2dx+(x-2xy-y2)dy=0的通解.解将原方程改写为这是一个关于未知函数x=x(y)的一阶线性非齐次方程，它的自由项Q(y)=1.代入一阶线性非齐次方程的通解公式，有即所求通解为+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQfN

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