怎么判断一个二阶常系数齐次微分方程的解的特征?

如题所述

首先,观察解的形式。我们知道,二阶常系数非齐次微分方程的通解为:

对应齐次方程的通解 + 非齐次方程的特解

而齐次方程的特解形式很有特点! 

要么是 第一种情况:C1e^(r1x)+C2e^(r2x), 要么是第二种情况:(C1+C2x)e^(rx),

再要么是第三种情况: e^(rx)(C1cosax+c2sinax)

你自己观察一下形式,发现,他的e^(rx)项有两个, e^x,e^(2x)

所以,可以肯定是满足第一种情况的。所以他的齐次方程对应的特征根就是 r1=1,r2=2

那,C1e^x+C2e^(2x)就是他的齐次方程的解,

那余下的xe^x就是非齐次方程的特解了。

但你可能会这么反驳我!

你凭什么说是第一种情况!! 那我看见里面有e^x, xe^x两项。

我还可以认为是第二种情况呢!刚还是 (C1+C2x)e^x,对应的特征值为二重根r=1。

不也可以这么考虑么?

嗯,你说的没错,可以这么考虑。

但接下来的一步就限制了这种情况的发生。

因为我们观察到非齐次微分方程的右边的形式为 :γe^x

那对于其特解。只有可能是 Ae^x, 是不可能出现e^(2x)项的。想想看,e^(2x)求导,四则运算后怎么得,都是关于e^(2x)的项,是不可能出现e^x的项次的!!

所以,到此为止,你说的这种情况就夭折了,

最终,只有我说的情况满足!!

这个题目告诉我们:一定要熟练掌握二阶常系数齐次方程,非齐次方程解的特征!

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