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微分方程特征根怎么求

原创2025-08-11 12:55:29

求微分方程的特征根通常涉及以下步骤:

确定微分方程的形式

对于二阶常系数齐次线性微分方程,形式通常为 `ay'' + by' + cy = 0`。

构造特征方程

将微分方程中的 `y` 替换为 `e^(rx)`,其中 `r` 是待求的特征根,然后对替换后的方程进行微分,得到特征方程 `r^2 + pr + q = 0`。

求解特征方程

解这个一元二次方程,得到特征根 `r1` 和 `r2`。

如果 `r1` 和 `r2` 是两个不同的实数,则微分方程的通解为 `y = C1 * e^(r1x) + C2 * e^(r2x)`。

如果 `r1` 和 `r2` 是相同的实数,则通解为 `y = (C1 + C2x) * e^(r1x)`。

如果 `r1` 和 `r2` 是一对共轭复根,形式为 `α ± βi`,则通解为 `y = e^(αx)(C1 * cos(βx) + C2 * sin(βx))`。

特殊情况

如果特征方程的判别式 `Δ = p^2 - 4q < 0`,则特征根是一对共轭复根。

如果特征方程的判别式 `Δ = p^2 - 4q = 0`,则特征根是重根,可以是实数也可以是复数。

应用

特征根法不仅可以用于求解常系数线性微分方程,还可以用于求解递推数列的通项公式。

以上步骤概括了如何求微分方程的特征根。如果有更具体的微分方程需要求解,请提供方程的具体形式,我可以进一步帮助解答

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