一、 一阶微分方程 ( )

核心思路:识别类型 变形 套公式/积分

  1. 可分离变量方程

  • 形式

  • 解法:两边同时积分

  1. 齐次方程

  • 形式

  • 解法

    (1)令

    (2)代入原方程,化为可分离变量方程:

3.一阶线性微分方程

  • 形式

  • 解法(通解公式)

4.伯努利方程 (Bernoulli)

  • 形式

  • 解法

    (1)两边同除 :

    (2)换元:令 ,则

    (3)化为一阶线性方程求解 ,最后回代。

5.全微分方程(一般高数下曲线积分部分讨论)

  • 形式

  • 判定

  • 解法:凑全微分 或利用积分与路径无关沿折线积分。

二、 可降阶的高阶微分方程

核心思路:通过换元,把高阶降为低阶

1.

  • 解法:两边连续积分 次。

2.型(缺 )

  • 解法

    (1)令 ,则

    (2)原方程变为 (关于 的一阶方程)

    (3)求出 后,再由 求 。

3.型(缺 )

  • 解法

    (1)令 ,则(这是关键!)

    (2)原方程变为 (关于 的一阶方程)

    (3)求出 后,分离变量 再积分。

三、 二阶常系数线性微分方程

形式

1. 齐次方程 ( ) 求解步骤

(1)写出特征方程

(2)求特征根 ,根据判别式 分类:

  • (两不等实根):

  • (两相等实根):

  • (共轭复根 ):

2. 非齐次方程 ( ) 求解步骤

通解结构: (对应齐次通解) (特解). 待定系数法求特解

类型 I

设 , 的取值:看 是不是对应齐次线性方程的特征根。

  • 不是特征根

  • 是单根

  • 是重根

类型 II: ,

设 ( ), 的取值:看 是不是特征根。

  • 不是

3.欧拉方程

  • 形式

  • 解法

    (1)换元:令 或 ,则

(2)化为常系数的线性方程求解 ,最后回代 。

1、如果微分方程不具有以上结构,则通过改写微分方程,如同齐次方程、伯努利方程和欧拉方程,通过换元转换为标准方程求解,或者通过交换因变量与自变量的地位,即视当前方程的因变量(函数符号)为自变量,自变量为因变量来考察方程的结构探索期求解思路与方法。

2、对于二阶变系数线性微分方程,一般使用待定函数法求其通解,一般是在求得(或已知)齐次线性微分方程一个特解的基础上,设所求解为该特解乘以各待定函数u(x)后,代入原方程即可直接求得通解。

3、线性微分方程解的五个基本结构性质

  • 性质1如果函数 与 是方程 的两个解,则 也是它的解,其中 是任意常数.

  • 性质2如果函数 与 是方程 的两个线性无关的解,则 也是它的解,其中 是任意常数.

    :如果两个函数相除恒为常数,则两个函数线性相关;如果两个函数相除为函数,则两个函数线性无关。

  • 性质3设 是二阶非齐次线性方程

的一个特解. 是其对应的齐次方程 的通解,则 是二阶非齐次线性微分方程 的通解.

  • 性质4设 , 是二阶非齐次线性方程

的两个特解,则 是其对应的齐次方程 的解.

  • 性质5设 与 分别是方程

的特解,则 是非齐次线性方程

的解。

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