笔记百科什么是线性微分方程？
线性微分方程是指关于未知函数及其各阶导数都是一次方，否则称其为非线性微分方程。如果一个微分方程中仅含有未知函数及其各阶导数作为整体的一次幂,则称它为线性微分方程。可以理解为此微分方程中的未知函数y是不超过一次的，且此方程中y的各阶导数也应该是不超过一次的。
微分方程数学描述
许多物理或是化学的基本定律都可以写成微分方程的形式。在生物学及经济学中，微分方程用来作为复杂系统的数学模型。微分方程的数学理论最早是和方程对应的科学领域一起出现，而微分方程的解就可以用在该领域中。不过有时二个截然不同的科学领域会形成相同的微分方程，此时微分方程对应的数学理论可以看到不同现象后面一致的原则。
延伸阅读
一次线性微分方程求解公式？
举例说明：(x-2)*dy/dx=y 2*(x-2)^3
解：
∵(x-2)*dy/dx=y 2*(x-2)3
(x-2)dy=[y 2*(x-2)3]dx
(x-2)dy-ydx=2*(x-2)3dx
[(x-2)dy-ydx]/(x-2)2=2*(x-2)dx
d[y/(x-2)]=d[(x-2)2]
y/(x-2)=(x-2)2 C (C是积分常数)
y=(x-2)3 C(x-2)
∴原方程的通解是y=(x-2)3 C(x-2)(C是积分常数)。
二阶线性微分方程的特解公式？
二阶常系数非齐次线性微分方程的表达式为y”+py’+qy=f(x)，其特解y*设法分为：1.如果f(x)=P（x），Pn（x）为n阶多项式；2.如果f(x)=P（x）e^αx，Pn（x）为n阶多项式。
1二阶常系数齐次线性微分方程
标准形式
y″+py′+qy=0
特征方程
r^2+pr+q=0
通解
1.两个不相等的实根：y=C1e^(r1x)+C2e^(r2x)
2.两根相等的实根：y=(C1+C2x)e^(r1x)
3.一对共轭复根：r1=α+iβ,r2=α-iβ：y=e^(αx)*(C1cosβx+C2sinβx)
2特解y*设法
1、如果f(x)=P（x），Pn（x）为n阶多项式。
若0不是特征值，在令特解y*=x^k*Qm(x)*e^λx中，k=0，λ=0；因为Qm(x)与Pn（x）为同次的多项式，所以Qm(x)设法要根据Pn（x）的情况而定。
比如如果Pn（x）=a（a为常数），则设Qm(x)=A（A为另一个未知常数）；如果Pn（x）=x，则设Qm(x)=ax+b；如果Pn（x）=x^2，则设Qm(x)=ax^2+bx+c。
若0是特征方程的单根，在令特解y*=x^k*Qm(x)*e^λx中，k=1，λ=0，即y*=x*Qm(x)。
若0是特征方程的重根，在令特解y*=x^k*Qm(x)*e^λx中，k=2，λ=0，即y*=x^2*Qm(x)。
2、如果f(x)=P（x）e^αx，Pn（x）为n阶多项式。
若α不是特征值，在令特解y*=x^k*Qm(x)*e^αx中，k=0，即y*=Qm(x)*e^αx，Qm(x)设法要根据Pn（x）的情况而定。
若α是特征方程的单根，在令特解y*=x^k*Qm(x)*e^αx中，k=1，即y*=x*Qm(x)*e^αx。
若α是特征方程的重根，在令特解y*=x^k*Qm(x)*e^λx中，k=2，即y*=x^2*Qm(x)*e^αx。
3、如果f(x)=[Pl（x）cos(βx)+Pn（x）sin(βx)]e^αx，Pl（x）为l阶多项式，Pn（x）为n阶多项式。
若α±iβ不是特征值，在令特解y*=x^k*[Rm1(x)cos(βx)+Rm2(x)sin(βx)]e^αx中，k=0，m=max{l,n}，Rm1(x)与Rm2(x)设法要根据Pl（x）或Pn（x）的情况而定（同Qm(x)设法要根据Pn（x）的情况而定的原理一样）。
即y*=[Rm1(x)cos(βx)+Rm2(x)sin(βx)]e^αx
若α±iβ不是特征值，在令特解y*=x^k*[Rm1(x)cos(βx)+Rm2(x)sin(βx)]e^αx中，k=1，即y*=x*[Rm1(x)cos(βx)+Rm2(x)sin(βx)]e^αx。
线性微分方程和非线性微分方程的区别？
区别线性微分方程和非线性微分方程如下:
1、微分方程中的线性,指的是y及其导数y都是一次方。如y=2xy。
2、非线性,就是除了线性的。如y=2xy^2。
3、扩展资料：
（1）微分方程指含有未知函数及其导数的关系式。解微分方程就是找出未知函数。
（2）微分方程是伴随着微积分学一起发展起来的。微积分学的奠基人Newton和Leibniz的著作中都处理过与微分方程有关的问题。微分方程的应用十分广泛，可以解决许多与导数有关的问题。
一元线性微分方程求解公式？
举例说明：(x-2)*dy/dx=y 2*(x-2)^3 解： 因为：(x-2)*dy/dx=y 2*(x-2)3 (x-2)dy=[y 2*(x-2)3]dx (x-2)dy-ydx=2*(x-2)3dx [(x-2)dy-ydx]/(x-2)2=2*(x-2)dx d[y/(x-2)]=d[(x-2)2] y/(x-2)=(x-2)2 C (C是积分常数) y=(x-2)3 C(x-2) 所以原方程的通解是y=(x-2)3 C(x-2)(C是积分常数)。 一阶线性微分方程的定义： 关于未知函数y及其一阶导数的一次方程，称之为一阶线性微分方程。 1、写出对应于非齐次线性方程的齐次线性方程，求出该齐次线性方程的通解。
2、通过常数易变法，求出非齐次线性方程的通解。
一次线性微分方程定义？
形如y’+P(x)y=Q(x)的微分方程称为一阶线性微分方程，Q(x)称为自由项。
一阶，指的是方程中关于Y的导数是一阶导数。
线性，指的是方程简化后的每一项关于y、y’的指数为1。
线性方程：在代数方程中,仅含未知数的一次幂的方程称为线性方程。这种方程的函数图象为一条直线，所以称为线性方程。可以理解为：即方程的最高次项是一次的，允许有0次项，但不能超过一次。比如ax+by+c=0，此处c为关于x或y的0次项。
来源及发展
微分方程研究的来源：它的研究来源极广，历史久远。牛顿和G.W.莱布尼茨创造微分和积分运算时，指出了它们的互逆性，事实上这是解决了最简单的微分方程y’=f(x)的求解问题。当人们用微积分学去研究几何学、力学、物理学所提出的问题时，微分方程就大量地涌现出来。
牛顿本人已经解决了二体问题：在太阳引力作用下，一个单一的行星的运动。他把两个物体都理想化为质点，得到3个未知函数的3个二阶方程组，经简单计算证明，可化为平面问题，即两个未知函数的两个二阶微分方程组。用叫做“首次积分”的办法，完全解决了它的求解问题。
二阶常系数线性微分方程的特解？
较常用的几个：
1、Ay”+By’+Cy=e^mx
特解 y=C(x)e^mx
2、Ay”+By’+Cy=a sinx + bcosx
特解 y=msinx+nsinx
3、Ay”+By’+Cy= mx+n
特解 y=ax
二阶常系数线性微分方程是形如y”+py’+qy=f(x)的微分方程，其中p，q是实常数。自由项f(x)为定义在区间I上的连续函数，即y”+py’+qy=0时，称为二阶常系数齐次线性微分方程。
若函数y1和y2之比为常数，称y1和y2是线性相关的；若函数y1和y2之比不为常数，称y1和y2是线性无关的。特征方程为：λ^2+pλ+q=0，然后根据特征方程根的情况对方程求解。
扩展资料：
通解=非齐次方程特解+齐次方程通解
对二阶常系数线性非齐次微分方程形式ay”+by’+cy=p(x)
的特解y*具有形式
y*=
其中Q(x)是与p(x)同次的多项式，k按α不是特征根、是单特征根或二重特征根（上文有提），依次取0,1或2.
将y*代入方程，比较方程两边x的同次幂的系数（待定系数法），就可确定出Q(x)的系数而得特解y*。
多项式法：
设常系数线性微分方程y”+py’+qy =pm
(x)e^(λx)，其中p，q，λ是常数，pm(x)是x的m次多项式，令y=ze^(λz) ，则方程可化为：
F″(λ)/2!z″+F′(λ)/1!z′+F(λ)z=pm(x) ，这里F(λ)=λ^2+pλ+q为方程对应齐次方程的特征多项式。
升阶法：
设y”+p(x)y’+q(x)y=f(x)，当f(x)为多项式时，设f(x)=a0x^n+a1x^(n-1)+…+a(n-1)x+an，此时，方程两边同时对x求导n次，得
y”’+p(x)y”+q(x)y’=a0x^n+a1x^(n-1)+…+a(n-1)x+an……
y^(n+1)+py^(n)+qy^(n-1)=a0n!x+a1(n-1)!
y^(n+2)+py^(n+1)+qy^(n)=a0n!
令y^n=a0n!/q(q≠0),此时，y^(n+2)=y^(n+1)=0。由y^(n+1)与y^n通过倒数第二个方程可得y^(n-1)，依次升阶，一直推到方程y”+p(x)y’+q(x)y=f(x)，可得到方程的一个特解y(x)。
一元线性微分方程公式？
举例说明：(x-2)*dy/dx=y 2*(x-2)^3
解：
∵(x-2)*dy/dx=y 2*(x-2)3
(x-2)dy=[y 2*(x-2)3]dx
(x-2)dy-ydx=2*(x-2)3dx
[(x-2)dy-ydx]/(x-2)2=2*(x-2)dx
d[y/(x-2)]=d[(x-2)2]
y/(x-2)=(x-2)2 C (C是积分常数)
y=(x-2)3 C(x-2)
∴原方程的通解是y=(x-2)3 C(x-2)(C是积分常数)。
扩展资料：
形如y’+P(x)y=Q(x)的微分方程称为一阶线性微分方程，Q(x)称为自由项。一阶，指的是方程中关于Y的导数是一阶导数。线性，指的是方程简化后的每一项关于y、y’的次数为0或1。
对于一阶非齐次线性微分方程：
其对应齐次方程:
解为：
令C=u(x)，得:
带入原方程得：
对u’(x)积分得u(x)并带入得其通解形式为：
其中C为常数，由函数的初始条件决定。
注意到，上式右端第一项是对应的齐线性方程式（式2）的通解，第二项是非齐线性方程式（式1）的一个特解。由此可知，一阶非齐线性方程的通解等于对应的齐线性方程的通解与非齐线性方程的一个特解之和。
