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一个常数变易法求解的例子

  问题:求y''+y=secx的通解 由于待定系数法此时不适用,所以用常数变易法。
   y''+y=0的通解为y=c1cosx+c2sinx 令 原方程的特解y*=c1(x)cosx+c2(x)sinx,从而y*'=[c1'(x)cosx+c2'(x)sinx]+[-c1(x)sinx+c2(x)cosx] 此时,例子给了一个约束方程式,即c1'(x)cosx+c2'(x)sinx=0 对于这个约束方程式我就不理解了, 1、根据我的了解,约束方程(实际上就是附加条件)是用来确定常数项的,所以,求通解时是不应该加入什么约束方程的,但这里为何可以加入? 2、约束方程难道可以随意添加吗? 谢谢!!!。

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2009-10-25

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    与非齐次方程 y"+ay'+by=f(x)对应的齐次方程 y"+ay'+by=0 如果有线性无关的两个特解y1(x)和y2(x)。 则齐次方程 y"+ay'+by=0 的通解为 y=C1*y1(x)+C2*y2(x)。
   在f(x)为特殊形式的时候,用常数变易法,即把齐次通解中的任意【常数】【变易】为待定函数,得到原非齐次方程的特解的表达式y*=c1(x)*y1(x)+c2(x)*y2(x)。   ①代入原方程,由于 y*=c1(x)*y1(x)+c2(x)*y2(x), (y*)'=c1'(x)*y1(x)+c2'(x)*y2(x)+c1(x)*y1'(x)+c2(x)*y2'(x), (y*)"=[c1'(x)*y1(x)+c2'(x)*y2(x)]'+c1'(x)*y1'(x)+c2'(x)*y2'(x)+c1(x)*y1"(x)+c2(x)*y2"(x), 得到[c1'(x)*y1(x)+c2'(x)*y2(x)]'+c1'(x)*y1'(x)+c2'(x)*y2'(x)+ +c1(x)*[y1"(x)+ay1'(x)+by1(x)]+c2(x)*[y2"(x)+ay2'(x)+by2(x)]=f(x), 即[c1'(x)*y1(x)+c2'(x)*y2(x)]'+c1'(x)*y1'(x)+c2'(x)*y2'(x)=f(x)。
     这是一个【不定方程】,据此无法确定两个待定函数。 ②【所以必须】再添加一个【约束方程】,才有可能确定两个待定函数。。 ③“约束方程”在原则上是可以随意添加的,但是我们要看产生的效果最好。
  【效果好】的评判标准,是在附加方程约束下,能将原【不定方程】的形式能化得更简单。   如果我们选择【c1'(x)*y1(x)+c2'(x)*y2(x)=0……(1)】 作为约束方程, 那么在附加方程约束下,能将原【不定方程】[c1'(x)*y1(x)+c2'(x)*y2(x)]'+c1'(x)*y1'(x)+c2'(x)*y2'(x)=f(x) 化简为【c1'(x)*y1'(x)+c2'(x)*y2'(x)=f(x)……(2)】。
     由于y1(x)和y2(x)线性无关,所以由(1)、(2)构成的,以c1'(x)和c2'(x)为待定(未知)函数的方程组的解存在且唯一。 。

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