-当非齐次方程的$f$为线性无关的一组函数的线性组合时,特解可以取各个基函数的特解的线性组合。-当非齐次方程的特解已知时,通解可以写为$y=y_h+Cy_p$,其中$C$为任意常数。
二阶常微分方程的通解公式如下:
1. 齐次线性方程的通解:如果二阶常微分方程为 $$ay'' + by' + cy = 0$$,其中$a, b, c$为常数且$a \neq 0$,则它的通解为
$$y = C_1 e^{r_1 x} + C_2 e^{r_2 x}$$
其中$C_1, C_2$为任意常数,$r_1, r_2$为方程的特征根。
2. 非齐次线性方程的通解:如果二阶常微分方程为 $$ay'' + by' + cy = f(x)$$,其中$f(x)$为已知函数,则它的通解为
$$y = y_h + y_p$$
其中$y_h$为齐次方程的通解,$y_p$为非齐次方程的特解。
特解$y_p$的形式取决于$f(x)$的形式,常见的形式包括:
- 当$f(x)$为多项式时,可以猜测特解为$f(x)$的形式相同次数的多项式。
- 当$f(x)$为三角函数时,可以猜测特解为$a\sin(nx) + b\cos(nx)$的形式。
- 当$f(x)$为指数函数时,可以猜测特解为$a e^{kx}$的形式。
注意:
- 非齐次方程的特解形式需要根据$f(x)$的具体形式进行猜测,并且需要排除特解中出现在齐次方程通解中的部分。
- 当非齐次方程的$f(x)$为线性无关的一组函数的线性组合时,特解可以取各个基函数的特解的线性组合。
- 当非齐次方程的特解已知时,通解可以写为$y = y_h + C y_p$,其中$C$为任意常数。