微分方程解法总结

本文总结了微分方程的基本概念、分类,并详细介绍了可分离变量、可化为齐次、一阶线性、高阶线性、常系数齐次与非齐次线性微分方程的解法,包括经典例题解析。

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1,微分方程的概念

微分方程是一种描述函数与其导数关系的数学方程,它的解通常是函数,而初等代数中方程的解通常为数值。

2,分类

2.1 常微分方程与偏微分方程
常微分方程的未知数是单一变量的函数。表达通式为:
f(x,y,y′,y′′,...,y(n))=0,f(x, y, y', y'', ..., y^{(n)})=0,f(x,y,y,y,...,y(n))=0,所出现的未知函数的最高阶导数的阶数叫微分方程的阶。

偏微分方程的未知数是多个自变量的函数,且方程中有未知数对自变量的偏微分。偏微分方程的阶数定义类似于常微分方程,常见类型有椭圆型、双曲线型和抛物线型。

2.2 线性与非线性
线性微分方程是指关于未知函数以及其各阶导数都是一次方,否则就是非线性微分方程。
线性微分方程的一般形式如下:
an(x)Dny(x)+an−1(x)Dn−1y(x)+...+a1(x)Dy(x)+a0(x)y(x)=f(x)a_n(x)D^ny(x)+a_{n-1}(x)D^{n-1}y(x)+...+a_1(x)Dy(x)+a_0(x)y(x)=f(x)an(x)Dny(x)+an1(x)Dn1y(x)+...+a1

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