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    Mathematica 求解二阶常微分方程技巧(符号解)

    来源:网络收集  点击:  时间:2024-05-07
    【导读】:
    使用Mathematica求解二阶常微分方程,常系数,变系数,齐次,非齐次,与简单的固有值计算。工具/原料moreMathematica 11.0方法/步骤1/7分步阅读

    求解微分方程符号解,主要使用DSolve函数。

    基本语法是DSolve

    解中的C和C表示任意常数。

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    DSolve函数可以添加假定。使用Assumptions-逻辑表达式添加假定条件。

    如图,假定一个参数小于0,解中本来的Sin和Cos变成了Sinh和Cosh。

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    DSolve可以添加初始条件或者边界条件(这取决于方程的实际含义)。

    如图,对于二阶方程来说,可以添加两个函数值或者一个函数值一个导数值作为定解条件。添加的条件要和方程放在一个大括号中。

    对于有固有值的方程来说,在方程中使用参变量λ,DSolve会在解后条件中附加固有值的解。

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    使用Assumptions设定多个参数的范围,使得固有值有确定数值,同时也设定λ的范围,可以求解出有限个固有值的解,如图所示。

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    求解非齐次方程类似。如图求解非齐次方程,分别是不指定条件,指定一个条件和两个条件。

    求解非齐次方程时,DSolve给出了通解,但是没有给出固有值λ的求解。可以自己在用DSolve求解对应齐次方程查看固有值情况,或者使用专门求固有值的函数。

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    求解变系数的方程会复杂很多。在方程中,可以任意加符合语法的参数符号(比如λ)/变量符号(比如x)/函数符号(比如g)。

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    DSolve还可以处理更加复杂的定解条件。如图,指定的狄利克雷边界条件包含y和y甚至还带有参数。

    DSolve给出了λ的可取范围,以及足以确定λ的超越方程。

    注意事项

    关于固有值的求解可不用DSolve,有专门的函数,在Mathematica中称作特征值,Mathematica有直接输入狄利克雷条件的函数。

    MATHEMATICA微分方程边界条件常微分固有值
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