一、 一阶线性微分方程及其解法 二、 一阶线性微分方程的简单应用 三、 小结及作业 §6.2 一阶线性微分方程
判下列微分方程是否为一阶线性微分方程: 一、一阶线性微分方程及其解法 例1例1 在微分方程中,若未知函数和未知函数的导数都是一次 的,则称其为一阶线性微分方程。 1. 一阶线性微分方程的定义
( 1 )、( 4 )是一阶线性的,其余的是非线性的. 解 2. 一阶线性微分方程的一般式 3. 一阶线性微分方程的分类 当 时,方程( 1 )称为一阶线性齐次微 分方程。 当 时,方程( 1 )称为一阶线性非齐次 微分方程。
( 1 )一阶线性齐次微分方程 分离变量法 4. 一阶线性微分方程的解法 1 )一般式 2 )解法 3 )通解公式
解 例2例2 则通解
( 2 )一阶线性非齐次微分方程 常数变易法 1 )一般式 2 )解法 3 )通解公式 齐次的 通解 非齐次 的特解
为非齐次线性方程的解,则 4 )常数变易法 通解
解 例3例3 则通解为
解 例4例4 原方程变形为 其中
因此方程满足初始条件的特解为 二、一阶线性微分方程的应用 1. 分析问题, 设出所求未知函数, 确定初始条件。 2. 建立微分方程。 3. 确定方程类型, 求其通解. 4. 代入初始条件求特解. 应用微分方程解决实际问题的步骤 :
例5例5 解 设所求曲线方程为 从而 即其中 则通解为
因此所求曲线方程为
设跳伞员开始跳伞后所受的空气阻力于他下落 的速度成正比 ( 比例系数 ,起跳时的速度为 0 , 求下落的速度与时间 的函数关系。 例6例6 设速度与时间的函数关系为:解 由牛顿第二定律知: 即其中 则通解为
因此所求速度与时间的函数关系为
三、小结 1. 一阶线性齐次微分方程 2. 一阶线性非齐次微分方程 ( 1 )一般式 ( 2 )通解公式 ( 1 )一般式 ( 2 )通解公式