高等數(shù)學(xué)-簡(jiǎn)單的二階線性微分方程求解
我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)學(xué)習(xí)過(guò)一階線性微分方程,并且知道如果有方程:

其解為:

其中

國(guó)內(nèi)的教材喜歡這樣寫(xiě):

怎么選看自己咯!不過(guò)如果要應(yīng)付期末考試,還是用國(guó)內(nèi)的好。
何為二階線性微分方程?
其實(shí)不難得出,二階線性微分方程即方程中存在二階導(dǎo)數(shù),比如:

這就是一種二階線性微分方程,解法也十分簡(jiǎn)單,我們逐個(gè)積分這個(gè)方程即可:

這就是我們最終求得的解。
可以看出,當(dāng)方程僅存在y''和x的對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí),解法就十分簡(jiǎn)單,直接連續(xù)積分即可。(但注意要有常數(shù)C)
但我們不可能止步于此,二階線性微分方程由于比一階高了一個(gè)等級(jí),所以有很多復(fù)雜的情況,我們來(lái)逐個(gè)討論。
y''=f(y,y')型
這類(lèi)二階線性微分方程中沒(méi)有包含x,這類(lèi)方程可總結(jié)為:

比如

這個(gè)怎么解決?其實(shí)很簡(jiǎn)單,我們只需要令y'=p
那么就有:

這個(gè)方程又可以寫(xiě)成:

這不就是一階線性微分方程嗎!我們直接積分可以解出:

所以

解出

看得出來(lái),我們對(duì)于缺x型的二階微分方程,只需要令y'=p,然后

就可以把方程化為一階線性微分方程,然后用一階的解法就可以了。
y''=f(x,y')型
也就是缺y型,在前面已經(jīng)接觸過(guò)了,可以直接積分,也可以令y'=p,y''=p'求:
如

不能直接積分,那么就令y'=p,有:

即

可以湊微分,得到:

就有:

化簡(jiǎn):

解出

即

分離變量,求出

其中

因此

雖然這道題結(jié)果復(fù)雜,但思路都是一樣的。下次我們來(lái)講解標(biāo)準(zhǔn)的二階線性微分方程。