常系数高阶齐次线性微分方程讲稿.ppt
关于常系数高阶齐次线性微分方程第一页，讲稿共三十页哦一、定义一、定义n阶常系数线性微分方程的标准形式阶常系数线性微分方程的标准形式二阶常系数齐次线性方程的标准形式二阶常系数齐次线性方程的标准形式二阶常系数非齐次线性方程的标准形式二阶常系数非齐次线性方程的标准形式第二页，讲稿共三十页哦n n阶常系数线性微分方程的标准形式阶常系数线性微分方程的标准形式n n阶常系数齐次线性微分方程的标准形式阶常系数齐次线性微分方程的标准形式(2)的特征方程第三页，讲稿共三十页哦二、二阶常系数齐次线性方程解法二、二阶常系数齐次线性方程解法-特征方程法特征方程法将其代入上方程将其代入上方程,得得故有故有特征方程特征方程特征根特征根第四页，讲稿共三十页哦1.1.有两个不相等的实根有两个不相等的实根两个线性无关的特解两个线性无关的特解得齐次方程的通解为得齐次方程的通解为特征根为特征根为第五页，讲稿共三十页哦2.2.有两个相等的实根有两个相等的实根一特解为一特解为得齐次方程的通解为得齐次方程的通解为特征根为特征根为第六页，讲稿共三十页哦3.3.有一对共轭复根有一对共轭复根重新组合重新组合得齐次方程的通解为得齐次方程的通解为特征根为特征根为第七页，讲稿共三十页哦第八页，讲稿共三十页哦定义定义由常系数齐次线性方程的特征方程的根确定其由常系数齐次线性方程的特征方程的根确定其通解的方法称为通解的方法称为特征方程法特征方程法.解解特征方程为特征方程为解得解得故所求通解为故所求通解为例例1 1第九页，讲稿共三十页哦解解特征方程为特征方程为解得解得故所求通解为故所求通解为例例2 2第十页，讲稿共三十页哦三、三、n阶常系数齐次线性方程解法阶常系数齐次线性方程解法特征方程为特征方程为特征根特征根对应的特解对应的特解注注1、n次代数方程恰有次代数方程恰有n个根。个根。2、属于不同特征属于不同特征根的解线性无关。根的解线性无关。第十一页，讲稿共三十页哦注意注意n次代数方程有次代数方程有n个根个根,而特征方程的每一个根都而特征方程的每一个根都对应着通解中的一项对应着通解中的一项,且每一项各一个任意常数且每一项各一个任意常数.第十二页，讲稿共三十页哦特征根为特征根为故所求通解为故所求通解为解解特征方程为特征方程为例例3 3第十三页，讲稿共三十页哦四、小结二阶常系数齐次微分方程求通解的一般步骤二阶常系数齐次微分方程求通解的一般步骤:（1）写出相应的特征方程）写出相应的特征方程;（2）求出特征根）求出特征根;（3）根据特征根的不同情况）根据特征根的不同情况,得到相应的通解得到相应的通解.(见下表见下表)第十四页，讲稿共三十页哦第十五页，讲稿共三十页哦思考题思考题求微分方程求微分方程 的通解的通解.第十六页，讲稿共三十页哦思考题解答思考题解答令令则则特征根特征根通解通解第十七页，讲稿共三十页哦练练 习习 题题第十八页，讲稿共三十页哦练习题答案练习题答案第十九页，讲稿共三十页哦微分方程的应用题微分方程的应用题第二十页，讲稿共三十页哦 例例1.1.某种某种飞飞机在机机在机场场降落降落时时，为为了减少滑行距离，在触了减少滑行距离，在触地的瞬地的瞬间间，飞飞机尾部机尾部张张开减速开减速伞伞，以增大阻力，使，以增大阻力，使飞飞机迅速机迅速减速并停下减速并停下.现现有一有一质质量量为为9000kg的的飞飞机，着机，着陆时陆时的水平速度的水平速度为为700km/h.经测试经测试，减速，减速伞伞打开后，打开后，飞飞机所受的机所受的总总阻力与阻力与飞飞机的速度成正比（比例系数机的速度成正比（比例系数为为 问从着陆点算起，飞机滑行的最长距离是多？问从着陆点算起，飞机滑行的最长距离是多？注注:kg表示千克，表示千克，km/h表示千米表示千米/小时小时.第二十一页，讲稿共三十页哦 【分析分析】本题是标准的牛顿第二定理的应用，本题是标准的牛顿第二定理的应用，列出关系式后再解微分方程即可。列出关系式后再解微分方程即可。【解解1】由由题设题设，飞飞机的机的质质量量m=9000kg，着，着陆时陆时的水平的水平速度速度从从飞飞机接触跑道开始机接触跑道开始记时记时，设设t时时刻刻飞飞机的滑行机的滑行距离距离为为x(t)，速度，速度为为v(t).根据牛根据牛顿顿第二定律，得第二定律，得又又第二十二页，讲稿共三十页哦由以上两式得由以上两式得 积积分得分得 由于由于故得故得从而从而 当当时时 所以，所以，飞飞机滑行的最机滑行的最长长距离距离为为1.05km.第二十三页，讲稿共三十页哦例例2 2 如图所示，平行与如图所示，平行与 轴的动直线被曲轴的动直线被曲 线线 与与 截下的线段截下的线段PQ之之长数值上等于阴影部分的面积长数值上等于阴影部分的面积,求曲线求曲线 .两边求导得两边求导得解解解此微分方程解此微分方程第二十四页，讲稿共三十页哦所求曲线为所求曲线为第二十五页，讲稿共三十页哦答答:第二十六页，讲稿共三十页哦例例4 4 抛物线的光学性质抛物线的光学性质实例实例:车灯的反射镜面车灯的反射镜面-旋转抛物面旋转抛物面解解如图如图第二十七页，讲稿共三十页哦得微分方程得微分方程由夹由夹角正角正切公切公式得式得第二十八页，讲稿共三十页哦分离变量分离变量积分得积分得第二十九页，讲稿共三十页哦05.10.2022感谢大家观看第三十页，讲稿共三十页哦
