姚老师最爱的两招:表格法与微分算子法文档格式.doc
《姚老师最爱的两招:表格法与微分算子法文档格式.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《姚老师最爱的两招:表格法与微分算子法文档格式.doc(7页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
![姚老师最爱的两招:表格法与微分算子法文档格式.doc](https://file1.bingdoc.com/fileroot1/2023-4/30/2c10ceb3-6149-4cd7-9aa8-4db66da2d339/2c10ceb3-6149-4cd7-9aa8-4db66da2d3391.gif)
)
【证:
用数学归纳法。
当时,。
设时,
(*)
则当时,,
将上式的(*)式中的,则有
,
从而,得证。
】
上述式子并不好记,它的一个直观表达就是表格法,如下表。
的各阶导数
的各阶原函数
下面通过例子给予演示:
(1)“幂三”型
例1.1
解:
120x
120
所以原式=
(2)“幂指”型
例1.2
24
=
(3)“反幂”型(尤其是反三角函数次数高于1时)
例1.3
令,则,
2
从而原式=
(4)“对幂”型(尤其是对数函数次数高于1时)
例1.4
令,则,,
故原式=(这是幂指类型了,用表格法自己解解看吧!
=。
(5)“三指”型(此为循环模式,想想与前面的有何不同?
例1.5
所以有,
求解得。
二、求n阶常系数非齐次线性微分方程特解的微分算子法
n阶常系数非齐次线性微分方程为:
(**)
求解非齐次方程(**)的特解常有三种方法:
待定系数法、常数变易法和微分算子法。
常数变易法在教材中一阶非齐次线性微分方程中已有介绍,待定系数法在二阶非齐次微分方程中着重讲解,因此,在此,主要讲微分算子法。
首先引进记号:
于是,
(**)式变为。
记,
于是,从而得特解。
下面关键是要弄清楚这个算子是如何进行作用的呢?
通常为幂、三、指、幂三、幂指、三指和幂三指几种类型,下面分别讨论(主要采用书上的例子)。
(1)幂:
为多项式函数,采用多项式除法进行计算,什么是多项式除法呢?
例2.1
原方程的一个特解为。
(后面可以继续写下去,但是想想,函数,还有必要吗?
从而。
(2)指:
,当不是特征方程的根时,将直接代入分母的D;
当是特征方程的单根时,将分子乘以一个,分母对D求导数,然后将代入分母;
当是特征方程的二重根时,将分子乘以一个,分母对D求两阶导数,然后将代入分母。
例2.2.1
(因为不是特征方程的根。
例2.2.2
(因为是特征方程的单根。
例2.2.3
(因为是特征方程的二重根。
(3)三:
为正弦函数或余弦函数时,由于欧拉公式连接了正、余弦函数,所以正、余弦函数可以转化为指数函数来求解,一般采用定理3.5进行求解。
例2.3
(实部)
所以先求解方程,
此时,
故原方程的一个特解。
(4)幂三、幂指、三指或幂三指,基本原则:
三角函数看成复数域内指数函数的实部或虚部,从而转化成幂指类型,将指数函数提前,后面的算子中D换成。
例2.4.1(幂指)
(注:
表示两次不定积分)
由于取的是一个特解,所以可以随便取,不妨取为0吧,从而得一个特解
例2.4.2(三指)
所以先求解,
解得
所以原方程的一个特解为。
例2.4.3(幂三)
,所以先求解,
解得(这里用了多项式除法)
例2.4.4(幂三指)
表示求不定积分,且用到了多项式除法哦!
7