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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 数学 » 基础数学 » 求助——求解常系数二次微分方程
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shiro529

铁杆木虫 (小有名气)

[求助] 求助——求解常系数二次微分方程

微分方程见附件，边界条件是x=0时，S=S0；x=L时，dS/dx=0。急，多谢！
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1楼2012-03-17 17:22:29
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xiangqianzsh

木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
shiro529: 金币+10, ★有帮助, 仍然非常感谢 2012-03-19 10:57:56
令  z=ds/dx,   左式=d(z)/dx=(dz/ds)*(ds/dx)=(dz/ds)*z;
所以  (dz/ds)*z=sqrt(s)    这个是可分离变量形 ，该会解吧。
解出来是：z^2=4/3*s^(3/2)+C   ，  其中C为常数
即  ds/dx=|sqrt（4/3*s^(3/2)+C ）|
剩下的根据你的初值自己算吧，
貌似下面也不好算。。。
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2楼2012-03-17 21:34:26
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shiro529

铁杆木虫 (小有名气)
引用回帖:
2楼: Originally posted by xiangqianzsh at 2012-03-17 21:34:26:
令  z=ds/dx,   左式=d(z)/dx=(dz/ds)*(ds/dx)=(dz/ds)*z;
所以  (dz/ds)*z=sqrt(s)    这个是可分离变量形 ，该会解吧。
解出来是：z^2=4/3*s^(3/2)+C   ，  其中C为常数
即  ds/dx=|sqrt（4/3*s^(3/2)+C ）| ...

多谢！不过我就是解到这一步往下就解不出来了，麻烦你帮忙继续解一下，并看看在此初值条件下，是否有解。再次感谢！
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3楼2012-03-18 11:15:14
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xiangqianzsh

木虫 (著名写手)
上面写错了，是：
ds/dx=+sqrt（4/3*s^(3/2)+C ）或  -sqrt（4/3*s^(3/2)+C ）
再求积分时，你可以令sqrt（4/3*s^(3/2)+C ）=t,算算。
或许试试其他求法。
应该都不是很好求。

不过，你可以不用求这个微分方程，也可以用 “相图”来研究。
关于相图的画法参见  常微分方程教程（第二版，丁同仁）（见附件）  第5.1章的内容。

才疏学浅，剩下的你就自己搞定吧。。。
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  • 附件 1 : 常微分方程教程(丁同仁).pdf
    • 2012-03-18 12:32:25, 9.06 M
4楼2012-03-18 12:32:26
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shiro529

铁杆木虫 (小有名气)
引用回帖:
4楼: Originally posted by xiangqianzsh at 2012-03-18 12:32:26:
上面写错了，是：
ds/dx=+sqrt（4/3*s^(3/2)+C ）或  -sqrt（4/3*s^(3/2)+C ）
再求积分时，你可以令sqrt（4/3*s^(3/2)+C ）=t,算算。
或许试试其他求法。
应该都不是很好求。

不过，你可以不用求这个微分 ...

仍然非常感谢！我在别的地方找到完整的求解过程了，下面是一个可以自动求解的网站，你也可以看看。
http://www.wolframalpha.com/input/?i=y%27%27+%3D+sqrt%28y%29#
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xiangqianzsh
5楼2012-03-19 10:56:30
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xiangqianzsh

木虫 (著名写手)
送鲜花一朵
引用回帖:
5楼: Originally posted by shiro529 at 2012-03-19 10:56:30:
仍然非常感谢！我在别的地方找到完整的求解过程了，下面是一个可以自动求解的网站，你也可以看看。
http://www.wolframalpha.com/input/?i=y%27%27+%3D+sqrt%28y%29#

感谢分享，送鲜花一枚。。
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6楼2012-03-19 12:43:39
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peterflyer

木虫之王 (文学泰斗)

peterflyer
引用回帖:
2楼: Originally posted by xiangqianzsh at 2012-03-17 21:34:26
令  z=ds/dx,   左式=d(z)/dx=(dz/ds)*(ds/dx)=(dz/ds)*z;
所以  (dz/ds)*z=sqrt(s)    这个是可分离变量形 ，该会解吧。
解出来是：z^2=4/3*s^(3/2)+C   ，  其中C为常数
即  ds/dx=|sqrt（4/3*s^(3/2)+C ）|
...

这类积分形如x^α*[b+c*x^β]^γ的不定积分。切比雪夫已经证明，当且仅当（α+1）/β、γ、（α+1）/β+γ三个数中的任一个数为整数时，上述积分才可被表达为初等函数。此处，α=0，β=3/2，γ=-1/2。上述的三个数均不为整数，因此是不可积的。
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7楼2013-11-18 16:38:07
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