8.4 可降价的二阶微分方程

8.4 可降价的二阶微分方程右端仅含 x 的二阶微分方程 y f 其降价思路是积分 积分一次 化为一阶方程 例 2 求方程 y 1 x y 的通解 解 令 y P 则 y dP dx 代入原方程 得 dP dx 1 x P

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一、右端仅含x的二阶微分方程y”= f(x)

其降价思路是积分,积分一次,化为一阶方程

y’=∫f(x)dx+C

再积分一次,便得通解

y=∫[∫(x)dx]dx+C1x+C2

其中,C1,C2为任意常数。

例1:求微分方程y”=cosx的通解。

解:积分一次,得

y’=∫cosxdx=sinx+C1

再积分一次,得

y=∫(sinx+C1)dx=-cosx+C1x+C2

(C1、C2为任意常数)

二、右端不显含y的二阶微分方程y”= f(x, y’)

其降价思路是作变量代换:y’=P,y”=dP/dx

代入原方程得一阶微分方程

dP/dx=f(x,P)

若其通解为P=F(x,C),即dy/dx=F(x,C),解这个一阶方程,便得原方程的通解。

例2:求方程y”=1/x ·y’的通解

解 令y’=P,则y”=dP/dx,

代入原方程,得dP/dx=1/x ·P

分离变量,得dP/P=dx/x

两端积分,得p=C1x,即dy/dx=C1x

两端再积分,得 y=1/2 C1x^2+C2

(C1、C2为任意常数)

三、右端不显含x的二阶微分方程y”= f(y, y’)

其降价思路也是看做代换:y’=P,但右端不显含x,

于是只好把P看作y的函数,于是y”=dP/dx=dP/dy ·dy/dx=P dP/dy

代入原方程得如下相关于P的一阶微分方程

P·dP/dy=f(y,P)

若其通解为P=F(y,C),即dy/dx=F(y,C),解这个方程,便得原方程的通解。

例3:求微分方程yy”-y’^2=0

解 令y’=P,则y”=dP/dy ·dy/dx=P·dP/dy

代入原方程,得y·P·dP/dy-P^2=0

当y≠0,P≠0时,分离变量,得dP/P=dy/y

两端积分,得P=C1y.即dy/dx=C1y

两端再积分,得y=C2e^C1x.

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