微分方程与差分方程_详解与例题(8)
发布时间:2021-06-06
发布时间:2021-06-06
adx adxdx C e ax
y e f(x)e
f(x)e
ax
dx C
Ce
ax
e
ax
f(x)e
ax
dx
0
x
由于在本题中未给出函数
f(x)
的具体表达式,在上式中想利用初始条件y
ax
x 0
来确定常数C
at
很困难。而通解中的式子 通解为y令x
0
Ce
ax
f(x)edx
实为
f(x)e
ax
的一个原函数,因此改写为
f(t)edt
,于是
e
ax
0
x
f(t)e
at
dt
。 即c
0
,由y 0
,得0及x
C 0
.故所求的解是y
e
ax
0
x
f(t)e
at
dt
。
(2)由题设当x
0
f(x) k 0
知,
dt
时,
e
y e
x
ax
0
x
f(t)e
at
e
x
ax
0
x
f(t)eka
at
dt
ax
ax
f(t)e
at
dt ke
ax
e
at
dt e
ax
e
1
ka
1 e
ax
【例7.13】设有微分方程y 2y
(x)
2,若x 1 0,若x 1
(x)
,其中
y(x)
试求在 , 内的连续函数y,使之在 ,1 和 1, 内都满足所给方
程,且满足条件y 0 0。
【详解】线性方程y 2y (x)中的非齐次项 (x)有间断点x 1。在点x 1处 (x)无定义,且x 1为 (x)的第一类间断点中的跳跃间断点。当x 1及x 1时均可求出方程的解y y(x),二者相等。又因为y
y(x)
是连续函数,故
lim
x 1 0
y(x) lim
x 1 0
y(x) y(1)
,从而可以确定y(x)中的任
意常数,得到解y(x)。 ∵当x 1时方程为y 2y
2
,其通解是
2dx 2dx 2x
y e 2e dx c1 e
2e
2x
dx c1 c1e
2x
1。
将初始条件y 0
c1 1
代入通解中,得到
e
2x
∴得特解y
,
e
1 x 1 .又 当x
1
时方程为y 2y
0
,
即
dydx
2y
dyy
2x
2dx
,两端积分得 lny 2x c2, .因为y
y(x)
2x
即y
e
c2
Ce
2x
是连续函数,所以有
1 e
2
lim
x 1 0
e
2x
1 limCe
x 1 0
, C
1 e
.
故当x
1
时,特解为y
2
e
2x
。
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