微分方程法求中值问题

主要参考微分方程

一阶线性微分方程

齐次

如果结论是 h(x)+p(x)h(x)=0,那么就可以使用一阶线性微分方程的结论得到通解:

h(x)=Cep(x)dx

变形后得到,并且就可以设 F(x) 了:

F(x)=h(x)ep(x)dx=C

非齐次

比如结论为 h(x)+p(x)h(x)=q(x),解该方程得到通解:

h(x)=ep(x)dx(q(x)ep(x)dxdx+C)

于是可以设:

F(x)=h(x)ep(x)dxq(x)ep(x)dxdx=C

高阶微分方程

例题 1

只要以转化为 F(x)=C 为目标即可。比如结论为 f(x)+f(x)=0,那么通过解方程可以得到

f(x)=C1sinx+C2cosx

通过如下变形可以得到 F(x)=C1

f(x)cosx=C1tanx+C2f(x)cosx+f(x)sinxcos2x=C1sec2xf(x)sinx+f(x)cosx=C1

同理可得:

f(x)cosxf(x)sinx=C2

例题 2

又例如,对于 f(x)f(x)=0,解微分方程可得:

f(x)=C1ex+C2ex

通过一样的变形可得:

exy=C1e2x+C2exf(x)+exf(x)=C3e2xex[f(x)+f(x)]=C

于是原函数 G(x)=ex[f(x)+f(x)]