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摘要:常微分方程属于数学分析的一部分,是数学中与应用密切相关的基础学科,其自身也在不断发展中,学好常微分方程基本理论和实际应用均非常重要。因此本文对一阶常微分方程的初等解法进行了简要的分析,同+时结合例题,演示了初等解法在解题过程中的应用。
一、一阶常微分方程的几种常见解法
(1)分离变量法。形如,的方程,称为变量分离方程,,分别是,的连续函数.这是一类最简单的一阶函数。
如果,我们可将改写成,这样,变量就分离开来了。两边积分,得到.这里我们把积分常数明确写出来,而把, 分别理解为,的原函数.常数
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps1AE.tmp.png)
的取值必须保证有意义,如无特别声明,以后也做这样理解。
因式不适合情形.但是如果存在使,则直接验证知也是的解.因此,还必须寻求的解,当不包括在方程的通解中时,必须补上特解
齐次方程是可分离的变量,分离变量后得,两边积分得 ,
(2)齐次微分方程。形如,的方程,称为奇次微分方程,这里是的连续函数.作变量变换,即于是。代入原方程可得,整理后,得到。因是一个变量分离方程.则可依照变量分离方法求解,然后代回原來的变量,即可获到原方程的解。
(3)常数变易法。①一阶线性微分方程其中在考虑的区间上是的连续函数,如果,方程变为称其为一阶齐次线性微分方程,如果称其为一阶非齐次线性微分方程。变易分离方程,易求得它的通解为这里是任意常数。②非齐次线性方程的通解
不难看出,是它的特殊情形,两者既有联系又有差别,因此可以设想它们的解也应该有一定的联系而又有差别,现试图利用方程的通解的形式去求出方程的通解,显然,如果方程中恒保持为常数,它们不可能是的解.可以设想在中将常数变易为的待定函数,使它满足方程,从而求出为此,令两边同时微分,得到代入原方程,得到即
两边同时积分,得到
这里是任意常数,求得到就是方程的通解.
三、小结
由于常微分方程在数学学习过程中有着重要作用,所以无论是教师、学校还是社会都非常重视培养学生的一阶常微分方程的解法.本文旨在系统梳理常微分方程的初等解法,为学生学习常微分方程奠定基础。
一、一阶常微分方程的几种常见解法
(1)分离变量法。形如,的方程,称为变量分离方程,,分别是,的连续函数.这是一类最简单的一阶函数。
如果,我们可将改写成,这样,变量就分离开来了。两边积分,得到.这里我们把积分常数明确写出来,而把, 分别理解为,的原函数.常数
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的取值必须保证有意义,如无特别声明,以后也做这样理解。
因式不适合情形.但是如果存在使,则直接验证知也是的解.因此,还必须寻求的解,当不包括在方程的通解中时,必须补上特解
齐次方程是可分离的变量,分离变量后得,两边积分得 ,
(2)齐次微分方程。形如,的方程,称为奇次微分方程,这里是的连续函数.作变量变换,即于是。代入原方程可得,整理后,得到。因是一个变量分离方程.则可依照变量分离方法求解,然后代回原來的变量,即可获到原方程的解。
(3)常数变易法。①一阶线性微分方程其中在考虑的区间上是的连续函数,如果,方程变为称其为一阶齐次线性微分方程,如果称其为一阶非齐次线性微分方程。变易分离方程,易求得它的通解为这里是任意常数。②非齐次线性方程的通解
不难看出,是它的特殊情形,两者既有联系又有差别,因此可以设想它们的解也应该有一定的联系而又有差别,现试图利用方程的通解的形式去求出方程的通解,显然,如果方程中恒保持为常数,它们不可能是的解.可以设想在中将常数变易为的待定函数,使它满足方程,从而求出为此,令两边同时微分,得到代入原方程,得到即
两边同时积分,得到
这里是任意常数,求得到就是方程的通解.
三、小结
由于常微分方程在数学学习过程中有着重要作用,所以无论是教师、学校还是社会都非常重视培养学生的一阶常微分方程的解法.本文旨在系统梳理常微分方程的初等解法,为学生学习常微分方程奠定基础。