常微分方程第4章习题答案
习 题 4—1
1．求解下列微分方程
1） 22242x px p y ++= )(dx dy p =
解 利用微分法得 0)1)(
2(=++dx dp p x 当 10dp dx
+=时，得p x c =-+ 从而可得原方程的以P 为参数的参数形式通解 22
242y p px x p x c ?=++?=-+? 或消参数P ，得通解
)2(2
122x cx c y -+= 当 20x p +=时，则消去P ，得特解 2x y -=
2）2()y pxlnx xp =+； ??? ?
?=dx dy p 解 利用微分法得 (2)0dp lnx xp x p dx ??++= ???
当0=+p dx
dp x 时，得 c px = 从而可得原方程以p 为参数的参数形式通解：
2
()y pxln xp px c ?=+?=?
或消p 得通解 2y Clnx C =+ 当20lnx xp +=时，消去p 得特解 21()4
y lnx =- 3）()
21p p x y ++= ??? ??=cx dy p 解 利用微分法，得
x dx p p p -
=+++22
11 两边积分得 ()
c x P P P =+++2211
由此得原方程以P 为参数形式的通解：
21(p p x y ++= ，()
.11222c x p p p =+++
或消去P 得通解
222)(C C X y =-+ 1． 用参数法求解下列微分方程 1）45222=??
? ??+dx dy y 解 将方程化为 2215
42=??? ??+dx dy y 令2sin y t = 2cos 5
dy t dx = 由此可推出 1
515(2sin )22cos 2
cos 5dx dy d t dt t t ===从而得 c t x +=25
因此方程的通解为 52x t c =
+ ，2sin y t = 消去参数t ，得通解
22sin ()5
y x C =- 对于方程除了上述通解，还有2±=y ，
0=dx
dy ，显然 2=y 和2-=y 是方程的两个解。 2）223()1dy x dx
-= 解：令u x csc =，
u dx dy cot 31-= 又令tan 2
u t = 则t t u x 21sin 12+==
du u u u dy 322
sin cos 31cot 31== dt t t t t t 22222
12312113
1+??? ??+???? ??+-= dt t t t )12(341
3
+-= 积分得，22111(2ln )2
243y t t c t =--+ 2211(4ln )83t t C t =--
+ 由此得微分方程的通解为
t t x 212+=，2211(4ln )83
y t t c t =--+ 3）dx
dy dx dy x 4)(
33=+ 解：令xt dx dy = 则t x t x x 23334=+ 解得 3
14t t x += 又 333223332
)1()21(16)1()21(414t t t t t t t dt dx dx dy dt dy +-=+-?+=?=
du u u t u dt t t 333333)
1(21316)1()621(316+-=+-= 23
31(332)1(16u du u du +-+= 228321(1)31y C u u
∴=-++++
3238321(1)31C t t
∴=-++++ 由此得微分方程的通解为
314t
t x +=， 3238321(1)31y C t t =-++++。 习题4—2
1．得用P —判别式求下列方程的奇解：
2）2)(dx
dy x y dx dy
+= 解：方程的P —判别式为
2,20y xp p x p =++=
消去p ，得42x
y -=
经验证可知42x
y -=是方程的解。
令2),,(p xp y p y x F --=则有2'
(,,)142y
x x F x --=，2"(,,)242pp x x F x --=- 和2'
(,,)042p
x x F x --= 因此，由定理4.2可知，24
1x y -= 是方程的奇解。 2）2)(2dx
dy dx dy x y += 解：方程的P —判别式为
22p xp y +=，0=+p x
消去P ，得 2x y -=，而2x y -=不是方程的解，故2x y -=不是方程的奇解。 3）y q
dx dy y 4)()1(22=- 解：方程的P —判别式为
9
4)1(22=-p y ，0)1(22=-p y 消去P ，得0=y ，显然0=y 是方程的解，
令y p y p y x F 9
4)1(),,(22--=则有 '4(,0,0)9
y F x =- "(,0,0)2pp F x = 和'(,0,0)0p F x =
因此，由定理4.2知，0=y 是方程的奇解。 2．举例说明，在定理4.2的条件''(,(),())0y F x x x x x ≠
"'(,(),())0pp F x x x x x ≠中的两个不等式是缺一不可的，
解：考虑方程0)(22=-y dx
dy 方程（1）的P —判别式为
022=-y p 02=p 消去P ，得0)(==x x y
令22),,(y p p y x F -=，于是有'(,,)2p F x y p y =- '(,,)2p F x y p p =- "(,,)2pp F x y p =因此虽然有 "(,,)20pp F x y p =≠和'(,0,0)0p F x =
但是'(,0,0)0y F x =
又0=y 虽然是方程的解，且容易求出方程（1）的通解为x y xe ±=
因此容易验证0=y 却不是奇解。因此由此例可看出。定理 4.2中的条件''((),())0y F x x x x ≠是不可缺少的。
又考虑方程 y dx
dy y =)sin( 方程（2）的P —判别式为 y yp =)sin( ()0ycos yp =
消去P ，得0=y 。令y yp p y x F -=)sin(),,(于是有'(,,)()1y F x y p pcos yp =-，
'(,,)()p F x y p ycos yp = "2(,,)sin()pp F x y p y yp = 因此，虽然有
'(,0,0)10y F x =-≠和'(,0,0)0p F x =但"(,0,0)0pp F x =，而经检验知0=y 是方程（2）
的解，但不是奇解。因此由此例可看出定理4.2中的条件"'(,(),())0pp F x x x x x ≠是
不可缺少的。
3．研究下面的例子，说明定理4.2的条件''(,(),())0p F x x x x x =是不可缺少的
''312()3
y x y y =+- 解：方程的P —判别式为
33
12p p x y -
+= 012=-p 消去P ，得 3
22±=x y 检验知 322+=x y 不是解，故不是奇解，而322-=x y 虽然是解，但不是奇解。
令33
12),,(p p x y p y x F +--= '(,,)1y F x y p =， '2(,,)1p F x y p p =-+
"(,,)2pp F x y p p =， 所以虽有
'2(,2,2)103
y F x x ±=≠ "2(,2,2)403
pp F x x ±=≠ 但是'2(,2,2)303
p F x x ±=≠ 因此此例说明定理4.2的条件''(,(),()0p F x x x x x =是不可缺少的。
习题4——3
1．试求克莱罗方程的通解及其包络
解：克莱罗方程 )(p f xp y += )(dx dy p =
（1） 其中"()0f p ≠。
对方程（1）求导值0))
('(=+dx dp p f x 由0=dx
dp 即c p =时 代入（1）得（1）的通解 )(c f cx y += （2）
它的C —判别式为 ?
?????=++=0)(')(c f x c f cx y 由此得 :'())()x f c c ?Λ=-=， '()()()y cf c f c c ψ=-+=
令 (,,)()V x y c cx f c y =+- 故
'((),(),)x V c c c c ?ψ= '
((),(),)1y v c c c ?ψ=-
所以''(,)(0,0)x y V V ≠ 又
('(),'())("(),"())(0,0)c c f c cf c ?ψ=--≠ （由于0)("≠c f ） 因此Λ满足定理4.5相应的非蜕化性条件。故Λ是积分曲线族（2）的一支包络。
课外补充
1．求下列给定曲线族的包络。
1）4)()(22=-+-c y c x
解：由相应的C —判别式
22(,,)()()40V x y c x c y c =-+--=
(,,)2()2()0c V x y c x c y c =----=
消去C 得C —判别曲线 8)(2=-y x
它的两支曲线的参数表示式为
1Λ： c x +-=2 ，c y +=2
2Λ：c x +=2 ，c y +-=2
对1Λ，我们有('(),'())(1,1)(0,0)c c ?ψ=≠
'((),(),)2(2)22x V c c c c c ?ψ=-+-=-
'((),(),)2(2)22y V c c c c c ?ψ=+-=
∴''(((),(),),((),(),))(0,0)x y V c c c v V c c c ?ψ?ψ≠
因此1Λ满足定理4.5的相应的非蜕化条件，同理可证，2Λ也满足定理4.5的相应的非蜕化条件，故1Λ，2Λ是曲线族的两支包络线。
2．c y c x 4)(22=+-
解：由相应的C —判别式
22(,,)()40V x y c x c y c =-+-=
(,,)2()40c V x y c x c =---=
消去C 得C —判别曲线 )1(42+=x y 它的两支曲线的参数表示式为
1:2x c Λ=-+ ，12-=c y
2:2x c Λ=-+ ，12--=c y 对1Λ，我们有1('(),'())(1,)(0,0)1
c c c ?ψ=≠- ''(((),(),),((),(),))(4,41)(0.0)x y V c c c v V c c c c ?ψ?ψ=--≠
因此1Λ满足定理4.5的相应的非蜕化条件，同理可证，2Λ也满足定理4.5的相应的非蜕化条件，故1Λ，2Λ是曲线族的两支包络线。
3. 证：就克莱罗方程来说，P —判别曲线和方程通解的C —判别曲线同样是方程通解的包络，从而为方程的奇解。
证：已知克莱罗方程的形式为
)(p f xp y += )0)(",(≠=p f dx
dy p （1） （1）的通解为 )(c f cx y += （2）
（2）的包络由 )(c f cx y += 0)('=+c f x 确定，
即为 )('c f y -= )()('c f c cf y += （3）
又知方程（1）还有解 0)('=+p f x )(p f xp y +=
由此得 )('p f x = ，)()('p f c pf y +-= （4）
而（4）是方程（1）的P —判别曲线，它和（3）有相同的形式，因而同样是通解（2）的包络，消去P 得方程（1）的奇解。
常微分方程四、五章作业答案 (1)
《常微分方程》第四、五章作业答案 第四章 1．证明：由题可知()t x 1，()t x 2分别是方程（1），（2）的解 则：()()() ()()()t f t x t a dt t x d t a dt t x d n n n n n 111 1111=+++--Λ （3） ()()() ()()()t f t x t a dt t x d t a dt t x d n n n n n 221 2112=+++--Λ （4） 那么由（3）+（4）得： ()()()()()()() ()()()()=++++++--t x t x t a dt t x t x d t a dt t x t x d n n n n n 211 211121Λ()t f 1+()t f 2 即()t x 1+()t x 2是方程是()()=+++--x t a dt x d t a dt x d n n n n n Λ111()t f 1+()t f 2的解。 2．（1）特征方程为：42540λλ-+= 特征根为12341,1,2,2λλλλ==-==- 原方程通解为：221234()t t t t x t c e c e c e c e --=+++ （2）特征方程为：5340λλ-= 特征根为1230,2,2λλλ===-，其中10λ=是三重根 原方程通解为：22212345()t t x t c c t c t c e c e -=++++ （3）特征方程为： 22100λλ++= 特征根为：1,213i λ=-± 通解为：12()(cos3sin 3)t x t c t c t e -=+ （4）原方程对应的齐线性方程的通解为： 123456*()()cos ()sin t t x t c e c e c c t t c c t t -=+++++ 下求原方程的特解. 设原方程的特解为：2()x t At Bt C =++ 代入方程有： 2243A At Bt C t -+++=- 故1,0A C B ===
常微分方程试题库
常微分方程试题库 二、计算题（每题6分） 1. 解方程：0cot tan =-xdy ydx ； 2. 解方程：x y x y e 2d d =+； 3. 解方程：； 4. 解方程： t e x dt dx 23=+； 5. 解方程：0)2(=+---dy xe y dx e y y ； 6. 解方程：0)ln (3=++dy x y dx x y ； 7. 解方程：0)2()32(3222=+++dy y x x dx y x xy ； 8. 解方程：0485=-'+''-'''x x x x ； 9. 解方程：02)3()5()7(=+-x x x ； 10. 解方程：02=-''+'''x x x ； 11. 解方程：1,0='-'='+'y x y x ； 12. 解方程： y y dx dy ln =； 13. 解方程：y x e dx dy -=； 14. 解方程：02)1(22=+'-xy y x ； 15. 解方程：x y dx dy cos 2=； 16. 解方程：dy yx x dx xy y )()(2222+=+； 17. 解方程：x xy dx dy 42=+； 18. 解方程：23=+ρθ ρ d d ； 19. 解方程：22x y xe dx dy +=； 20. 解方程：422x y y x =-'； 选题说明：每份试卷选2道题为宜。
二、计算题参考答案与评分标准：（每题6分） 1. 解方程：0cot tan =-xdy ydx 解： ,2,1,0,2 ,±±=+==k k x k y π ππ是原方程的常数解， （2分） 当2 ,π ππ+ ≠≠k x k y 时，原方程可化为： 0cos sin sin cos =-dx x x dy y y ， （2分） 积分得原方程的通解为： C x y =cos sin . （2分） 2. 解方程： x y x y e 2d d =+ 解：由一阶线性方程的通解公式 ? ? +? =-),)(()()(dx e x f C e y dx x p dx x p （2分） x x x x dx x dx e Ce dx e C e dx e e C e 3 1 )() (23222+=+=?+?=---?? 分） （分） （22 3. 解方程： 解：由一阶线性方程的通解公式 ??+?=-))(()()(dx e x f C e y dx x p dx x p （2分） =??+?-)sec (tan tan dx xe C e xdx xdx （2分） ?+=)sec (cos 2xdx C x x x C sin cos +=. （2分） 4. 解方程： t e x dt dx 23=+ 解：由一阶线性方程的通解公式 ??+? =-))(()()(dt e t f C e x dt t p dt t p （2分） =??+?-)(323dt e e C e dt t dt （2分） ?+=-)(53dt e C e t t
常微分方程练习题及答案复习题)
常微分方程练习试卷 一、 填空题。 1. 方程23 2 10d x x dt +=是 阶 （线性、非线性）微分方程. 2. 方程 ()x dy f xy y dx =经变换_______，可以化为变量分离方程 . 3. 微分方程 3230d y y x dx --=满足条件(0)1,(0)2y y '==的解有 个. 4. 设常系数方程 x y y y e αβγ'''++=的一个特解*2()x x x y x e e xe =++，则此方程的系数α= ，β= ，γ= . 5. 朗斯基行列式 ()0W t ≡是函数组12(),(),,()n x t x t x t 在a x b ≤≤上线性相关的 条件. 6. 方程 22(2320)0xydx x y dy ++-=的只与y 有关的积分因子为 . 7. 已知 ()X A t X '=的基解矩阵为()t Φ的，则()A t = . 8. 方程组 20'05??=???? x x 的基解矩阵为 ． 9.可用变换 将伯努利方程 化为线性方程. 10 .是满足方程 251y y y y ''''''+++= 和初始条件 的唯一解. 11.方程 的待定特解可取 的形式: 12. 三阶常系数齐线性方程 20y y y '''''-+=的特征根是 二、 计算题 1.求平面上过原点的曲线方程, 该曲线上任一点处的切线与切点和点(1,0)的连线相互垂直. 2．求解方程13 dy x y dx x y +-=-+. 3. 求解方程 222()0d x dx x dt dt += 。 4．用比较系数法解方程. . 5．求方程 sin y y x '=+的通解. 6．验证微分方程 22(cos sin )(1)0x x xy dx y x dy -+-=是恰当方程，并求出它的通解.
2.5常微分方程课后答案(第三版)王高雄
习题2.5 2．ydy x xdy ydx 2=- 。 解： 2x ，得： ydy x xdy ydx =-2 c y x y d +-=221 即c y x y =+2 2 1 4． xy x y dx dy -= 解：两边同除以x ，得 x y x y dx dy - =1 令u x y = 则dx du x u dx dy += 即 dx du x u dx dy +=u u -=1 得到 ()2ln 2 1 1y c u -=， 即2 ln 21?? ? ??-=y c y x 另外0=y 也是方程的解。 6．()01=-+xdy ydx xy 解：0=+-xydx xdy ydx x d x y x d y y d x -=-2 得到c x y x d +-=??? ? ??2 21
即 c x y x =+2 2 1 另外0=y 也是方程的解。 8. 32 x y x y dx dy += 解：令 u x y = 则： 21u x u dx du x u dx dy +=+= 即2 1u x dx du x = 得到22x dx u du = 故c x u +-=-11 即 21 1x x c y += 另外0=y 也是方程的解。 10． 2 1?? ? ??+=dx dy dx dy x 解：令 p dx dy = 即p p x 2 1+= 而 p dx dy =故两边积分得到 c p p y +-=ln 2 12 因此原方程的解为p p x 21+=，c p p y +-=ln 212 。 12.x y xe dx dy e =?? ? ??+-1 解： y x xe dx dy +=+1
常微分方程第四章考试卷
常微分方程第四章测试试卷(3) 班级 姓名 学号 得分 一、 填空（20分） 1．——————称为n 阶齐线性微分方程。 2．1x )(t 非零为二阶齐线性方程''x 1a +)(t 2'a x +x t )(≡0的解，这里 ()t a 1 和()t a 2于区间[]b a ,上连续，则()t x 2 是方程解的冲要条件是― ——————。 ３．常系数非齐线性方程中，若()()t m m m m e b t b t b t b t f λ++++=--1110 ， 其中λ与i b 为实常数，那么方程有形如————的特解。 ４．在n 阶常系数齐线性方程中，n a a a ,2,1 为常数，则它的特征方程为——————。 ５．若方程()()022=++y x q dx dy x p dx y d 中满足————条件，则方程有形 如∑∞ ==0 n n n x a y 的特解。 ６．微分方程03'2'''4=++y y xy 的阶数为——。 ７．设()01≠t x 是二阶齐线性方程()()0'''21=++x t a x t a x 的一个解,则方程的通解可表为________ ８．解线性方程的常用方法有____、_____、_____、_____ ９．若())2,1,0(n i t x i =为齐线性方程的n 个线性无关解，则这一齐线性方程的通解可表为__________. １０.若()),,2,1(n i t x i =为齐线性方程的一个基本解组,()t x 为非齐线性方程的一个特解,则非齐线性方程的所有解可表___.
二． 计算（30分） １． 求通解y y y 2'1''2 += ２． 求特解x x e xe y y y -=+-'2''，()()11'1==y y ３． 设二阶非齐线性方程的三个特解为 x x y x x y x y cos ,sin ,321+=+== 求其通解 ４． 求解方程()()o y x y x xy =+++-2'12'' ()0≠x ５． 求方程2233'4'''''x xy y x y x =-+的通解 ６． 求方程0'''=--y xy y 的解、 三．设可导函数()x φ满足()()1sin 2cos 0+=+?x tdt t x x x φφ，求()x φ 四．证明题（20分） 1.若函数()()()t x t x t x n ,,,21 为n 阶齐线性方程的n 个线性相关解，则它们的伏朗斯基行列式()0=t w 2．试证n 阶非齐线性方程存在且最多存在n+1个线性无关解。
高等数学第七章微分方程试题及复习资料
第七章 常微分方程 一．变量可分离方程及其推广 1．变量可分离的方程 （1）方程形式： ()()()()0≠=y Q y Q x P dx dy 通解() ()? ?+=C dx x P y Q dy （注：在微分方程求解中，习惯地把不定积分只求出它的一个原函数，而任意常数另外再加） （2）方程形式：()()()()02211=+dy y N x M dx y N x M 通解()()()() C dy y N y N dx x M x M =+??1221 ()()()0,012≠≠y N x M 2．变量可分离方程的推广形式 （1）齐次方程 ?? ? ??=x y f dx dy 令 u x y =， 则()u f dx du x u dx dy =+= ()c x c x dx u u f du +=+=-?? ||ln 二．一阶线性方程及其推广 1．一阶线性齐次方程 ()0=+y x P dx dy 它也是变量可分离方程， 通解()?-=dx x P Ce y ，（c 为任意常数） 2．一阶线性非齐次方程 ()()x Q y x P dx dy =+ 用常数变易法可求出通解公式 令()()?-=dx x P e x C y 代入方程求出()x C 则得 ()()()[] ?+=??-C dx e x Q e y dx x P dx x P 3．伯努利方程 ()()()1,0≠=+ααy x Q y x P dx dy 令α -=1y z 把原方程化为()()()()x Q z x P dx dz αα-=-+11 再按照一阶线性 非齐次方程求解。 4．方程： ()()x y P y Q dx dy -=1可化为()()y Q x y P dy dx =+ 以y 为自变量，x 为未知函数 再按照一阶线性非齐次方程求解。
常微分方程试题
常微分方程试题
一单项选择题(每小题2分, 共40分) 1. 下列四个微分方程中, 为三阶方程的有( )个. (1) (2) (3) (4) A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 2. 为确定一个一般的n阶微分方程=0的一个特解, 通常应给出的初始条件是( ). A. 当时, B. 当时, C. 当时, D. 当时, 3. 微分方程的一个解是( ). A. B. C. D.
4. 下列方程中, 既是齐次方程又是线性方程的是( ). A. B. C. D. 5. 若方程是恰当方程, 则（）. A. B. C. D. 6. 若方程有只与y有关的积分因子, 则可取为( ). A. B. C. D. 7. 可用变换( )将伯努利方程化为线性方程. A. B. C. D. 8. 是满足方程和初始条件( )的唯一解. A. B. C. D. 9. 设是n阶齐线性方程的解,
其中是某区间中的连续函数. 如下叙述中, 正确的是( ). A.若的伏朗斯基行列式为零, 则线性无关 B.若的伏朗斯基行列式不为零, 则线性相关 C.若的伏朗斯基行列式不为零, 则线性无关 D.由的伏朗斯基行列式是否为零, 不能确定的线性相关性 10. 设线性无关的函数和是方程的解,则方程 的通解是( ) A.(是任意常数, 下同) B. C. D. 11. 三阶系数齐线性方程的特征根是( ). A. 0, 1, 1 B. 0, 1, -1 C. 1, D. 1, 12. 方程的基本解组是( ).
A. B. C. D. 13. 方程的待定特解可取如下( )的形式: A. B. C. D. 14. 已知是某一三阶齐线性方程的解, 则 和 的伏朗斯基行列式( ). A. 3 B. 2 C. 1 D. 0 15. 可将三阶方程化为二阶方程的变换为( ). A. B. C. D. 16. 方程组满足初始条件的解为( ). A. B. C. D. 17. n阶函数方阵在上连续, 方程组有基解矩阵,
常微分方程第4章习题答案
习 题 4—1 1．求解下列微分方程 1） 22242x px p y ++= )(dx dy p = 解 利用微分法得 0)1)( 2(=++dx dp p x 当 10dp dx +=时，得p x c =-+ 从而可得原方程的以P 为参数的参数形式通解 22 242y p px x p x c ?=++?=-+? 或消参数P ，得通解 )2(2 122x cx c y -+= 当 20x p +=时，则消去P ，得特解 2x y -= 2）2()y pxlnx xp =+； ??? ? ?=dx dy p 解 利用微分法得 (2)0dp lnx xp x p dx ??++= ??? 当0=+p dx dp x 时，得 c px = 从而可得原方程以p 为参数的参数形式通解： 2 ()y pxln xp px c ?=+?=? 或消p 得通解 2y Clnx C =+ 当20lnx xp +=时，消去p 得特解 21()4 y lnx =- 3）() 21p p x y ++= ??? ??=cx dy p 解 利用微分法，得 x dx p p p - =+++22 11 两边积分得 () c x P P P =+++2211
由此得原方程以P 为参数形式的通解： 21(p p x y ++= ，() .11222c x p p p =+++ 或消去P 得通解 222)(C C X y =-+ 1． 用参数法求解下列微分方程 1）45222=?? ? ??+dx dy y 解 将方程化为 2215 42=??? ??+dx dy y 令2sin y t = 2cos 5 dy t dx = 由此可推出 1 515(2sin )22cos 2 cos 5dx dy d t dt t t ===从而得 c t x +=25 因此方程的通解为 52x t c = + ，2sin y t = 消去参数t ，得通解 22sin ()5 y x C =- 对于方程除了上述通解，还有2±=y ， 0=dx dy ，显然 2=y 和2-=y 是方程的两个解。 2）223()1dy x dx -= 解：令u x csc =， u dx dy cot 31-= 又令tan 2 u t = 则t t u x 21sin 12+==
常微分方程第四章考试卷1
常微分方程第四章测验试卷（1） 班级 姓名 学号 得分 一、 填空（30分） 1、如果),...,2,1)((n i t x i =为齐线性方程的n 个线性无关解，则这 一齐线性方程的所有解可表为————————————————。 2、形如————————————————的方程称为欧拉 方程。 3、如果),...,2,1)((n i t x i =为齐线性方程的一个基本解组，)(t x i 为非齐线性方程的一个特解，则非齐线性方程的所有解可表为————————————。 4、设0)(1≠t x 是二阶齐线性方程021=+'+''x a x a x 的一个解，则方程的通解可表为—————————————————————。 5、微分方程t x x 3 sin 1 = +''的基本解组为——————————。 6、函数组t t t e e e 2,,-的伏朗基行列式为—————————。 7、若),...,2,1)((n i t x i =b t a ≤≤上线性相关，则伏朗基行列式满足——————。 8、解线性方程的常用方法有————、————、————、————。 9、n 阶齐线性方程的线性无关解的最大个数为————。 二、 计算（50分） 1、 求32254+=-'+''-'''t x x x x 的通解。 2、 求方程0)()(32='+'-''x x x x
3已知。的解，试求方程的通解是0sin 2=+'+''= x x x t t x t 4、求方程t t x x t x t ln 22=+'-''的通解。 5、的解。求方程1)0()0()0()0(,2)4(='''=''='==+x x x x e x x t 三、 证明题（20分） 1、 ),...,2,1)((n i t x i =是齐次线性方程组的n 个解，则有：当 )()......,(1t x t x n 在[a,b]上线性无关时，伏朗斯基行列式w(t)≠0, t ],[b a ∈. 2、若()(1,2)i x t i =是非齐次线性方程43sin x x x x ''''''++=的2个解，则 有：当12lim ()()n x t x t →∞ -存在。
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常微分方程 一、填空题 1 .微分方程(立)n +业—VEX? = 0的阶数是 dx dx 答：1 2 .若M (x, V)和N (x, V)在矩形区域R内是(x, V)的连续函数，且有连续的一阶偏导数，则 方程M (x,y)dx + N(x, y)dy =0有只与V有关的积分因子的充要条件是 血 f N -1 答：(亏一寸M)= (V) 3. ^为齐次方程. 答：形如dV =g(V)的方程 dx x 4 .如果f (x, V) ___________________________________________ M ,业=f (x, V)存在 dx 唯一的解y = %x)，定义丁区问x-x o 8. 若X i (t)(i =1,2,.....n)为齐次线性方程的一个基本解组，x(t)为非齐次线性方程的一个 特解,则非齐次线性方程的所有解可表为 答：X =' c i x i - X i 4 9. 若中(X)为毕卡逼近序列虬(X)}的极限，则有|%x)M n(x)W 答：MLh n1 (n 1)! 10. 为黎卡提方程，若它有一个特解y(x),则经过变换 ____________________ ,可化为伯努利方程. 答：形如—=p(x)y2+q(x)y + r (x)的方程y = z + y dx 11. 一个不可延展解的存在区间一定是区间. 答：开 12. ______________________________________________________________ 方程业=后〔满足解的存在唯一性定理条件的区域是_______________________________ . dx ' 答：D ={(x,y)在R2y >0},(或不含x轴的上半平■面) 13 .方程华=x2sin y的所有常数解是. dx 答：y =k二，k =0, —1, —2, 14. 函数组明(x)*2(x)，…，气(x)在区间I上线性无关的条件是它们的朗 斯基行列式在区间I上不包等丁零. 答：充分 15. 二阶线性齐次微分方程的两个解y〔(x), y2(x)为方程的基本解组充分必要条件 是. 答：线性无关(或：它们的朗斯基行列式不等丁零) 16. 方程广-2y'+y=0的基本解组是 答：e x, xe X 17. 若y =%x)在(s,十8)上连续，则方程d^= 第四章 奇解习题4-11．求解下列微分方程：（通解）特解）（特解）解：221222)(222222222 2)(2101.(42202..0)1)(2(0)2()2(2222);(,242).1(C Cx y x x C x y C x p b x x x x y x p x p a x p x p x p x x p p p x px y p x px p y x C x dx dp dx dp dx dp dx dp dx dp dx dp p dx dy ++-=?++-+=?+-=?-=?=+-=+-=?-=?=+=++?=+++?+++=++= =++=+-224ln 4ln 2ln 22ln 2ln 2ln 222ln )(ln 0x .)]([ln 2ln 02ln ..0))(2(ln 22)1(ln ln );(,)(ln ).2(222C x C y x x x y p p x b y x x x y p xp x xp x a p x xp x p x xp x p x x p p xp x px y x C x C x C dx dp x x x x x x x x x dx dp dx dp dx dp dx dy +=?+=?=?=+-=+-=?-+-=?-=?-=?=+=++?++++==+=（特解）解：dy dq q y q y y dy dq q y dy dx p y p p y q y q y q x q y x y p y xp 3222222cos 2)sin (cos 222cos 12cos 123sec tan ,tan ,,tan .cos tan 22).3(-++=+===+=+=-令解：y y y y x q q y b y C x y C q y q y q a y y q y q y q y y q y y y y t y y y y y q y C dy dq dy dq q y dy dq dy dq q y dy dq dy dq q y q y y dy dq 32323232sin 2cos 231313322323232 2sin sin sin tan 0tan .sin cos tan 0tan .0 )(tan tan (0)tan ()tan (tan 0tan tan 23212cos sin cos sin cos sin cos 3cos 21cos cos cos sin cos 2=+=+=?=?=?=-+=?=?-=?=+=-+?=+-+?=-++?-（通解） 2．用参数法求解下列微分方程：、接口不严等问题，合电气设备进行调试工作案。高中资料试卷保护装置调 第七章 微分方程 教学目的： 1．了解微分方程及其解、阶、通解，初始条件和特等概念。 2．熟练掌握变量可分离的微分方程及一阶线性微分方程的解法。 3．会解齐次微分方程、伯努利方程和全微分方程，会用简单的变量代换解某些微分方程。 4． 会用降阶法解下列微分方程： ()()n y f x =， (,)y f x y '''+和(,)y f y y '''= 5． 理解线性微分方程解的性质及解的结构定理。 6．掌握二阶常系数齐次线性微分方程的解法，并会解某些高于二阶的常系数齐次线性微分方程。 7.求自由项为多项式、指数函数、余弦函数，以及它们的和与积的二阶常系数非齐次线性微分方程的特解和通解。 8.会解欧拉方程，会解包含两个未知函数的一阶常系数线性微分方程组。 9．会解微分方程组（或方程组）解决一些简单的应用问题。 教学重点： 1、可分离的微分方程及一阶线性微分方程的解法 2、可降阶的高阶微分方程() ()n y f x =， (,)y f x y '''+和(,)y f y y '''= 3、二阶常系数齐次线性微分方程； 4、自由项为多项式、指数函数、余弦函数，以及它们的和与积的二阶常系数非齐次线性微分方程； 教学难点： 1、齐次微分方程、伯努利方程和全微分方程； 2、线性微分方程解的性质及解的结构定理； 3、自由项为多项式、指数函数、余弦函数，以及它们的和与积的二阶常系数非齐次线性微分方程的特解。 4、欧拉方程 §12. 1 微分方程的基本概念 函数是客观事物的部联系在数量方面的反映, 利用函数关系又可以对客观事物的规律性进行研究. 因此如何寻找出所需要的函数关系, 在实践中具有重要意义. 在许多问题中, 往往不能直接找出所需要的函数关系, 但是根据问题所提供的情况, 有时可以列出含有要找的函数及其导数的关系式. 这样的关系就是所谓微分方程. 微分方程建立以后, 对它进行研究, 找出未知函数来, 这就是解微分方程. 例1 一曲线通过点(1, 2), 且在该曲线上任一点M (x , y )处的切线的斜率为2x , 求这曲线的方程. 解 设所求曲线的方程为y =y (x ). 根据导数的几何意义, 可知未知函数y =y (x )应满足关系式(称为微分方程) x dx dy 2=. (1) 此外, 未知函数y =y (x )还应满足下列条件: x =1时, y =2, 简记为y |x =1=2. (2) 把(1)式两端积分, 得(称为微分方程的通解) ?=xdx y 2, 即y =x 2 +C , (3) 常微分方程试题库试 卷库 常微分方程期终考试试卷(1) 一、 填空题（30%） 1、方程(,)(,)0M x y dx N x y dy +=有只含x 的积分因子的充要条件是（ ）。有只含y 的积分因子的充要条件是______________。 ２、_____________称为黎卡提方程，它有积分因子______________。 ３、__________________称为伯努利方程，它有积分因子_________。 ４、若12(),(),,()n X t X t X t 为n 阶齐线性方程的n 个解，则它们线性无关的充要条件是__________________________。 ５、形如___________________的方程称为欧拉方程。 ６、若()t φ和()t ψ都是' ()x A t x =的基解矩阵，则()t φ和()t ψ具有的关系是 _____________________________。 ７、当方程的特征根为两个共轭虚根是，则当其实部为_________时，零解是稳定的，对应的奇点称为___________。 二、计算题（６０％） 1、 3 ()0ydx x y dy -+= ２、sin cos2x x t t ''+=- ３、若 2114A ?? =?? -??试求方程组x Ax '=的解12(),(0)t η??ηη??==????并求expAt ４、32( )480 dy dy xy y dx dx -+= ５、求方程2 dy x y dx =+经过（0，0）的第三次近似解 6.求1,5 dx dy x y x y dt dt =--+=--的奇点,并判断奇点的类型及稳定性. 三、证明题（１０％） １、n 阶齐线性方程一定存在n 个线性无关解。 试卷答案 一填空题 １、()M N y x x N ???-??= ()M N y x y M ???-??=- 第四章高阶微分方程 [教学目标] 1. 理解高阶线性微分方程的一般理论，n阶齐次（非齐次）线性微分方程解的性质与 结构，熟练掌握n阶常系数齐次线性微分方程的待定指数函数解法。 2.掌握n阶非齐次线性微分方程的常数变易法，理解n阶常系数非齐次线性微分方程特解的待定系数法和Laplce变换法。 3.熟练欧拉方程与高阶方程的降阶法和幂级数解法。 4.掌握高阶方程的应用。 [教学重难点]重点是线性微分方程解的性质与结构，高阶方程的各种解法。难点是待 定系数法求特解。 [教学方法] 讲授，实践。 [教学时间] 16学时 [教学内容]线性微分方程的一般理论，齐次（非齐次）线性微分方程解的性质与结构，非齐次线性微分方程的常数变量易法；常系数线性方程与欧拉方程的解法，非齐线性 方程的比较系数法与拉氏变换法；高阶方程的降阶法和幂级数解法及高阶方程的应用。[考核目标] 1.理解高阶线性微分方程的一般理论，能够求解高阶常系数线性微分方程。 2.掌握n阶非齐次线性微分方程的常数变易法。 3.n阶常系数非齐次线性微分方程特解的待定系数法和Laplce变换法。 4.熟练高阶方程的降阶法和幂级数解法及高阶方程的应用。 §4.1线性微分方程的一般理论 4.1.1引言 讨论n阶线性微分方程 1111()()()()n n n n n n d x d x dx a t a t a t x f t dt dt dt ---++++= （4.1） 其中()(1,2,,)i a t i n = 及()f t 都是区间a t b ≤≤上的连续函数 如果()0f t ≡，则方程（4.1）变为： 1111()() ()0n n n n n n d x d x dx a t a t a t x dt dt dt ---++++= （4.2） 称它为n 阶齐线性微分方程，而称一般的方程（4.1）为n 阶非齐线性微分方程，并且通常把方程（4.2）叫对应于方程（4.1）的齐线性方程。 定理1 如果()(1,2,,)i a t i n = 及()f t 都是区间a t b ≤≤上的连续函数，则对于任一 []0,t a b ∈ (1)(1) 000 ,,,n x x x - ，方程（4.1）存在唯一解()x t ?=，定义于区间a t b ≤≤上，且满足初始条件： 1(1)(1)0000001 ()()(),,,n n n d t d t t x x x dt dt ???---=== （4.3） 从这个定理可以看出，初始条件唯一地确定了方程（4.1）的解，而且这个解在所有()(1,2,,)i a t i n = 及()f t 连续的整个区间a t b ≤≤上有定义。 4.1.2 齐线性方程的解的性质与结构 讨论齐线性方程 1111()() ()0n n n n n n d x d x dx a t a t a t x dt dt dt ---++++= （4.2） 定理2（叠加原理）如果12(),(),,()k x t x t x t 是方程（4.2）的k 个解，则它们的线性组合1122()()()k k c x t c x t c x t +++ 也是（4.2）的解，这里12,,,k c c c 是任意常数。 特别地，当k n =时，即方程（4.2）有解 1122()()()n n x c x t c x t c x t =+++ （4.4） 它含有n 个任意常数。在什么条件下，表达式（4.4）能够成为n 阶齐线性方程（4.2）的通解？为了讨论的需要，引进函数线性相关与线性无关及伏朗斯基()Wronsky 行列式等概念。 设12(),(),,()k x t x t x t 是定义在区间a t b ≤≤上的函数，如果存在不全为零的常数 12,,,k c c c ，使得恒等式 1122()()()0k k c x t c x t c x t +++≡ 常微分方程试题模拟试题（一） 一、填空题（每小题3分，本题共15分） 1 ．方程d d y x =满足初值解的存在且惟一性的区域是 ． 2．方程0d )1(d )1(=+++y x x y 所有常数解是 ． 3．线性方程0y y ''+=的基本解组是 ． 4．(,)y f x y '有界是保证方程d (,)d y f x y x =初值解惟一的 条件． 5．向量函数组在区间I 上的朗斯基行列式()0W x =是它们线性相关的 条件． 二、单项选择题（每小题3分，本题共15分） 6．积分方程11()1()d x y x y s s s =+?的解是（ ） ． （A ）1y = （B ）e x y = （C ）0y = （D ）y x = 7. 一阶线性微分方程d ()()d y p x y q x x +=的积分因子是（ ）． （A ）?=x x p d )(e μ （B ）?=x x q d )(e μ （C ）?=-x x p d )(e μ （D ）?=-x x q d )(e μ 8．方程 ?????≠==0 ,ln 00d d y y y y x y 当当， 在xoy 平面上任一点的解（ ）． （A ）都不是惟一的 （B ）都是惟一的 （C ）都与x 轴相交 （D ）都与x 轴相切 9．平面系统???????+=+=y x t y y x t x 43d d 2d d 的奇点类型是（ ）． （A ）不稳定结点 （B ）稳定焦点 （C ）不稳定焦点 （D ）鞍点 10．方程0y y ''+=的任一非零解在(,)x y 平面的x 轴上任意有限区间内（ ）零点． （A ）无 （B ）只有一个 （C ）至多只有有限个 （D ）有无限个 三、计算题（每小题8分，共40分） 求下列方程的通解或通积分： 11. 2211d d x y x y --= 12. ()d ()d 0x y x x y y +--= 13. 2y xy y ''=+ 14．012)(2=+'-'y x y 15．032 22=-'-''y x y y y 四、计算题（本题15分） 常微分方程第四章测验试卷（4） 班级 姓名 学号 得分 一． 填空（30分） 1．———————————————————称为n 阶齐线性微分方程。 2．函数组e e e t t t 2,,-的伏朗斯基行列式为———————————。 3．若()()n i t x i ,......2,1=为n 阶齐线性方程的解，则它们线性无关的充要条件——————————————————。 4．若()()n i t x i ,......2,1=为n 阶齐线性方程的解，则()t w 为其伏朗斯基行列式，则()t w 满足一阶线性方程——————————————。 5．设()01≠t x 是二阶齐线性方程021=+'+''x a x a x 的一个解，则方程的通解可表示为——————————————————————。 6．形如———————————————————称为欧拉方程。 7．解线性方程的常用方法有———————————`—————————————`————————————————`——————————————————。 8．．若()()n i t x i ,......2,1=为齐线性方程的n 个线性无关的解，则这一齐线性微分方程的所有解可表示为——————————————————。 二． 计算（70分） 1. 求方程t x x cos 1 = +''的通解，已知它对应的齐线性方程的基本解组为t t sin ,cos 。 2．2t x x t ='-'' 0≠t 3．求方程t t x dt x d 2sin 422=+的通解，已知它对应的齐线性方程的基本解 组为t t 2sin ,2cos 4． 求033=-+''-'''x x x x 的解。 5．求0532 22 =++y dx dy x dx y d x 的解。 常微分方程模拟试题 一、填空题（每小题3分，本题共15分） 1．一阶微分方程的通解的图像是 2 维空间上的一族曲线． 2．二阶线性齐次微分方程的两个解)(),(21x y x y 为方程的基本解组充分必要条件是 ． 3．方程02=+'-''y y y 的基本解组是 ． 4．一个不可延展解的存在在区间一定是 区间． 5．方程 21d d y x y -=的常数解是 ． 二、单项选择题（每小题3分，本题共15分） 6．方程y x x y +=-31d d 满足初值问题解存在且唯一定理条件的区域是（ ）． （A ）上半平面 （B ）xoy 平面 （C ）下半平面 （D ）除y 轴外的全平面 7. 方程 1d d +=y x y （ ）奇解． （A ）有一个 （B ）有两个 （C ）无 （D ）有无数个 8．)(y f 连续可微是保证方程 )(d d y f x y =解存在且唯一的（ ）条件． （A ）必要 （B ）充分 （C ）充分必要 （D ）必要非充分 9．二阶线性非齐次微分方程的所有解（ ）． （A ）构成一个2维线性空间 （B ）构成一个3维线性空间 （C ）不能构成一个线性空间 （D ）构成一个无限维线性空间 10．方程32 3d d y x y =过点(0, 0)有（ B ）． (A) 无数个解 (B) 只有一个解 (C) 只有两个解 (D) 只有三个解 三、计算题（每小题６分，本题共30分） 求下列方程的通解或通积分： 11. y y x y ln d d = 12. x y x y x y +-=2)(1d d 13. 5d d xy y x y += 14．0)d (d 22 2=-+y y x x xy 15．3 )(2y y x y '+'= 四、计算题（每小题10分，本题共20分） 16．求方程2 55x y y -='-''的通解． 17．求下列方程组的通解． ?????? ?-=+=x t y t y t x d d sin 1d d 一n 阶线性微分方程的一般理论 1. n 线性微方程，它的一般形式为： ++--111)(n n n n dt x d t a dt x d …)()()(1t f t a dt dx t a n n =++- 齐次线性方程 ++--111)(n n n n dt x d t a dt x d …0)()(1=++-t a dt dx t a n n 非齐次线性方程:()0f t ≠ 2. n 阶线性齐次方程的一般理论 (1)定理2(叠加原理) 如果)(,),(),(1t x t x t x k i ?是方程(4.2)的k 个解，则它们的线性组合)()()(2211t x c t x c t x c n n +?++也是方程(4.2)的解，这里 12,,,n c c c ?是任意常数 (2)函数线性相关性 定义在区间],[b a 上的函数)()(),(21t x t x t x k ?，如果存在不全为零的常数 k c c c ,,,21?使得 0)()()(2211≡+?++t x c t x c t x c k k 在],[b a 上恒成立，我们称这些函数是线性相关的，否则称这些函数线性无关。 (3)Wronsky 行列式 由定义在],[b a 上k 个k-1次可微的函数)()(),(21t x t x t x k ?所作成的行列式 ) ()()()()()()() () ()]()(),([) 1()1(2)1(1212121t x t x t x t x t x t x t x t x t x t x t x t x W k k k k k k k ---?? ? ? ? '? ''?≡ ? 称为这些函数的Wronskiy 行列式，也写作W(t). 《常微分方程》模拟练习题及参考答案 一、填空题（每个空格4分，共80分） 1、n 阶线性齐次微分方程基本解组中解的个数恰好是 n 个。 2、一阶微分方程 2=dy x dx 的通解为 2=+y x C （C 为任意常数） ，方程与通过点（2，3）的特解为 21=-y x ，与直线y=2x+3相切的解是 24=+y x ，满足条件30 3ydx =?的解为 22=-y x 。 3、李普希兹条件是保证一阶微分方程初值问题解惟一的 必要 条件。 4、对方程 2()dy x y dx =+作变换 =+u x y ，可将其化为变量可分离方程，其通解为 tan()=+-y x C x 。 5、方程21d d y x y -=过点)1,2 (π 共有 无数 个解。 6、方程 ''2 1=-y x 的通解为 42 12122=-++x x y C x C ，满足初始条件13|2,|5====x x y y 的 特解为 4219 12264=-++x x y x 。 7、方程x x y x y +-=d d 无 奇解。 8、微分方程2260--=d y dy y dx dx 可化为一阶线性微分方程组 6?=????=+??dy z dx dz z y dx 。 9、方程y x y =d d 的奇解是 y=0 。 10、35 323+=d y dy x dx dx 是 3 阶常微分方程。 11、方程 22dy x y dx =+满足解得存在唯一性定理条件的区域是 xoy 平面 。 12、微分方程22450d y dy y dx dx --=通解为 512-=+x x y C e C e ，该方程可化为一阶线性微分方 程组 45?=????=+??dy z dx dz z y dx 。 13、二阶线性齐次微分方程的两个解12(),()y x y x ??==成为其基本解组的充要条件是 线性无关 。 14、设1342A ??=????，则线性微分方程组dX AX dt =有基解矩阵 25253()4φ--?? =??-?? t t t t e e t e e 。 二、解方程（每个小题8分，共120分） 1、0d d )2(=-+y x x y x 答案：方程化为 x y x y 21d d += 令xu y =，则x u x u x y d d d d +=，代入上式，得u x u x +=1d d 分离变量，积分，通解为1-=Cx u ∴ 原方程通解为x Cx y -=2 2、???????+=+=y x t y y x t x 4d d d d 答案：特征方程为 014 11=--= -λ λλE A 即0322=--λλ。 特征根为 31=λ，12-=λ 对应特征向量应满足 ??????=????????????--0031413111b a 可确定出 ??????=??????2111b a 同样可算出12-=λ对应的特征向量为??? ???-=??????2122b a ∴ 原方程组的通解为?? ????-+??????=??? ???--t t t t C C y x 2e e 2e e 2331 。 3、 x y x y 2e 3d d =+ 答案：齐次方程的通解为x C y 3e -=【免费下载】常微分方程教程丁同仁李承治第二版第四章 奇解
第七章微分方程
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