高等数学入门——二阶常系数齐次线性微分方程解的性质及典型例题

文摘   教育   2024-07-05 15:48   天津  

系列简介:这个系列文章讲解高等数学的基础内容,注重学习方法的培养,对初学者不易理解的问题往往会不惜笔墨加以解释。在内容上,以国内的经典教材”同济版高等数学“为蓝本,并对具体内容作了适当取舍与拓展。例如用ε-δ语言证明函数极限这类高等数学课程不要求掌握的内容,我们不作过多介绍。本系列文章适合作为大一新生初学高等数学时的课堂同步辅导,也可作为高等数学期末复习以及考研第一轮复习时的参考资料。阅读更多“高等数学入门”系列文章,欢迎关注数学若只如初见

二阶常数项齐次线性微分方程是考研数学中的重点内容,有一类题型涉及微分方程解的一些“整体性质”,例如解的有界性及x→+∞时的极限等。本节我们来通过一些典型例题介绍此类问题的解法,并给出一些补充结论。(由于公式较多,故正文采用图片形式给出。

一、通解的计算方法复习。

关于二阶常系数齐次线性微分方程通解的计算方法的介绍见下文:

高等数学入门——二阶常系数齐次线性微分方程的解法

二、微分方程的解在无穷远处的极限。(注意我们熟悉的一元二次方程“根与系数关系”对方程有一对共轭复根的情形仍成立。)

三、利用微分方程解在无穷远处的极限计算反常积分。

四、例1的解答与评注。(本题作为考研题难度较大,而且题目具有一定的“迷惑性”。)

五、关于微分方程的典型综合题。(证明反常积分收敛的一个重要方法就是计算出该积分的结果等于一个有限数。)

六、例2的解答与评注。(注意在本题两问的解答中,我们始终未求出特征根关于k的解析式。)

七、关于微分方程解的有界性的典型例题。

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