待定係數法

待定系数法是求某些非齐次常微分方程和递推关系的特解的方法。它与微分算子方法密切相关,但不是使用特定类型的微分算子(annihilator)来找到特定解决方案的最佳可能形式,而是对适当的形式进行擬設或猜测,然后通过对所得方程进行微分来对其进行测试。对于复杂的方程式,零化器方法或参数变化的执行耗时较少。

待定系数不像參數變換法那样普遍,因为它仅适用于遵循特定形式的微分方程。

方法
考虑以下形式的线性非齐次常微分方程

: \sum_{i=0}^n c_i y^{(i)} + y^{(n+1)} = g(x)
: 此處y^{(i)}表示y的第i个导数,c_i表示x的一個函數

待定系数法提供了一种在满足两个条件时获得此ODE解的直接方法:

c_i是常量

g(x)是常数,多项式函数,指数函数e^{\alpha x},正弦或余弦函数\sin{\beta x}或\cos{\beta x}({\alpha},{\beta}是常數)

该方法包括寻找一般齐次解是y_c为互补线性齐次微分方程

: \sum_{i=0}^n c_i y^{(i)} + y^{(n+1)} = 0,

和一个特定的积分是p基于线性非齐次常微分方程的y_p。那么一般的解决方法是y到线性非齐次常微分方程将是:

: y = y_c + y_p.

如果g(x)由两个函数h(x) + w(x)组成的和,我们说y_{p_1}是基於h(x)的解, y_{p_2}是基於w(x)的解。然后使用叠加原理,我们可以得到特定的积分y_p是

: y_p = y_{p_1} + y_{p_2}.

参考资料

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