在注册电气工程师的备考之路上,公共基础中的数学部分是至关重要的一环,而微分方程又是其中的重点内容。今天我们就来详细梳理一下微分方程相关的重要知识点,帮助大家在备考中取得更好的成绩。
一、微分方程的定义及分类
(一)定义
微分方程就是含有未知函数的导数(或微分)的方程。简单来说,就是描述了一个函数与其导数之间关系的等式。
(二)分类
1. 常微分方程
这是只含有一个自变量,并且未知函数及其导数都是关于这个自变量的函数的微分方程。例如,$y’ + 2y = 3x$ 就是一个常微分方程。
2. 偏微分方程
当方程中含有多个自变量,且未知函数及其偏导数都出现在方程中时,就是偏微分方程。比如在热传导等问题中会涉及到的方程。
3. 一阶微分方程
未知函数的最高阶导数是一阶导数的微分方程。像 $y’ = f(x,y)$ 这种形式就是一阶微分方程。
4. 二阶微分方程
未知函数的最高阶导数是二阶导数的微分方程,例如 $y'' + y = 0$ 。
二、一阶微分方程的解法
(一)分离变量法
适用于可以写成 $g(y)dy = f(x)dx$ 形式的方程。其思路就是将含有 $y$ 和 $dy$ 的部分与含有 $x$ 和 $dx$ 的部分分别放在等式两边,然后两边分别积分。例如,对于方程 $y’ = \frac{y}{x}$ ,可变形为 $\frac{dy}{y} = \frac{dx}{x}$ ,积分后得到 $\ln|y| = \ln|x| + C$ 。
(二)齐次方程解法
形如 $y’ = F(\frac{y}{x})$ 的方程称为齐次方程。可以通过设 $u = \frac{y}{x}$ ,将其转化为可分离变量的方程来求解。
(三)一阶线性微分方程解法
对于 $y’ + P(x)y = Q(x)$ 这样的一阶线性微分方程,我们可以先求出对应的齐次方程 $y’ + P(x)y = 0$ 的通解,然后通过常数变易法或者公式法求得非齐次方程的通解。
三、二阶常系数线性微分方程的解法
(一)齐次方程通解
对于形如 $y'' + py’ + qy = 0$ 的二阶常系数线性齐次微分方程,其特征方程为 $r^2 + pr + q = 0$ 。根据特征根的不同情况(两个不同实根、重根、共轭复根),可以得到相应的通解形式。
(二)非齐次方程特解的求法
常见的方法有待定系数法和常数变易法。待定系数法适用于非齐次项为特定形式(如多项式、指数函数、正弦余弦函数等)的情况。
总之,在备考注册电气工程师的公共基础数学部分时,微分方程的知识点需要大家重点掌握。通过大量的练习和总结,熟悉各种类型方程的解法和应用,相信大家在考试中一定能够顺利攻克这一难关。
希望以上内容对大家的备考有所帮助,祝愿大家都能顺利通过考试!
喵呜刷题:让学习像火箭一样快速,快来微信扫码,体验免费刷题服务,开启你的学习加速器!




