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對于線性常微分方程可以考慮用冪級數(shù)方法求解(線性微分方程的冪級數(shù)解法(一)),但通常要判斷解的收斂性。不過,對于二階線性常微分方程而言,情況可能更加簡單。 定理1(常點情形——冪級數(shù)解法) 若微分方程? ![]() ![]() 的解。其中,各次冪的系數(shù)ck為常數(shù)。 當x0為系數(shù)p(x)和q(x)的奇點時,上述方法不再適用。這時可以考慮使用以下的廣義冪級數(shù)解法。 定理2(奇點情形——廣義冪級數(shù)解法) 若微分方程? ![]() ![]() 的解。其中,ρ和各次冪的系數(shù)ck為常數(shù)。 因此,對于滿足定理1和定理2中條件的常微分方程,可以將p(x)與q(x)的冪級數(shù)展開式,以及定理中由y(x)展開的存在待定常數(shù)的無窮級數(shù)均代入原方程,根據(jù)定解條件以及等號兩邊關(guān)于(x-x0)的各次冪的系數(shù)相等就可以求出y(x)無窮級數(shù)展開式中的常數(shù)。 冪級數(shù)解法和廣義冪級數(shù)解法可以用于解一些重要的數(shù)學物理方程,例如勒讓德方程和貝塞爾方程。當然也可以用于求一些特殊函數(shù)的冪級數(shù)展開式。此外,上述解法還可以推廣用于求解復數(shù)域上復變函數(shù)的微分方程。 |
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