二階常係數齊次方程
觀念
的解法:猜 ,代入得特徵方程 。依根的型態分三種:
- 相異實根 :。
- 重根 :(第二個解要多乘 )。
- 共軛複根 :,由歐拉公式而來。
兩個常數由 與 決定。算例:,;,, 是簡諧振盪; 重根 。
這正是彈簧–質量–阻尼系統 與 RLC 電路的方程:根的實部決定衰減、虛部決定振盪頻率,判別式的正負對應過阻尼/臨界/欠阻尼。與線性遞迴的解法完全平行。
例題
解 ,、,求 (如 2e^(3x) - e^(-x))。
看解法與答案
代 (、),消去 得特徵方程 。
因式分解(兩根和 、積 ):,根 。通解 。
代初始條件:;,。
第二式直接得 ;代回第一式 。
答案:
用在哪裡
- 工程汽車避震器是彈簧加阻尼的二階方程,工程師把它調到接近臨界阻尼,過坑後車身不彈跳就回穩。
- 金融Samuelson 的乘數-加速數景氣模型寫成二階常係數方程,特徵根是共軛複數時,產出就會週期性起伏。
插畫


學習路徑
先學會
學完可以接著學
- 二階非齊次方程 大二
- Laplace 轉換 大二
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