🎯 浙江考纲定位:独立板块之一,计算题稳定出 1 道,难度不大,必须拿满分的一章。

🎯 考纲要求

  • 理解微分方程的阶、解、通解、特解概念
  • 掌握可分离变量方程的解法
  • 掌握一阶线性微分方程的解法(公式法 / 常数变易法)
  • 掌握二阶常系数线性齐次方程的特征根法
  • 了解二阶常系数非齐次方程特解的设法

📖 核心公式库

1. 一阶线性 y′ + P(x)y = Q(x) 通解

y=e−∫P(x)dx(∫Q(x) e∫P(x)dx dx+C)y=e^{-\int P(x)dx}\left(\int Q(x)\,e^{\int P(x)dx}\,dx+C\right)

2. 二阶齐次特征根三分支(r² + pr + q = 0)

特征根通解
两不等实根 r1≠r2r_1\neq r_2y=C1er1x+C2er2xy=C_1e^{r_1x}+C_2e^{r_2x}
二重根 rry=(C1+C2x)erxy=(C_1+C_2x)e^{rx}
共轭复根 α±βi\alpha\pm\beta iy=eαx(C1cos⁡βx+C2sin⁡βx)y=e^{\alpha x}(C_1\cos\beta x+C_2\sin\beta x)

⚡ 快速解法(秒杀技巧)

  • 通解常数个数 = 阶数
  • 非齐次特解速设:Pm(x)eλxP_m(x)e^{\lambda x} → xkQm(x)eλxx^kQ_m(x)e^{\lambda x},kk = λ 作为特征根的重数(非根 0 / 单根 1 / 重根 2)

🧩 题型库:历年考法全覆盖(完整解法版)

题型 1:可分离变量(计算题常客)

例:dydx=xy\frac{dy}{dx}=xy:

dyy=x dx ⇒ ln⁡∣y∣=x22+C1 ⇒ y=Cex2/2\frac{dy}{y}=x\,dx\ \Rightarrow\ \ln|y|=\frac{x^2}{2}+C_1 \ \Rightarrow\ y=Ce^{x^2/2}

✅ 例 2:y′=yxy'=\frac{y}{x} → ln⁡∣y∣=ln⁡∣x∣+C1\ln|y|=\ln|x|+C_1 → y=Cxy=Cx ✅

题型 2:一阶线性(计算题常客)

例:y′+y=xy'+y=x:P=1,Q=xP=1,Q=x,e∫P=exe^{\int P}=e^x →

y=e−x(∫xexdx+C)=e−x[(x−1)ex+C]=x−1+Ce−xy=e^{-x}\left(\int xe^xdx+C\right)=e^{-x}\left[(x-1)e^x+C\right]=x-1+Ce^{-x}

✅ 例 2:y′+1xy=x2y'+\frac1x y=x^2:e∫P=xe^{\int P}=x → (xy)′=x3(xy)'=x^3 → xy=x44+Cxy=\frac{x^4}{4}+C → y=x34+Cxy=\frac{x^3}{4}+\frac{C}{x} ✅(凑成乘积导数比硬套公式快)

题型 3:二阶齐次三种情形(计算题必会)

例 1(不等实根):y′′−3y′+2y=0y''-3y'+2y=0:(r−1)(r−2)=0(r-1)(r-2)=0 → y=C1ex+C2e2xy=C_1e^x+C_2e^{2x} ✅ 例 2(重根):y′′−4y′+4y=0y''-4y'+4y=0:r=2r=2 → y=(C1+C2x)e2xy=(C_1+C_2x)e^{2x} ✅ 例 3(复根):y′′+2y′+5y=0y''+2y'+5y=0:r2+2r+5=0r^2+2r+5=0,r=−1±2ir=-1\pm2i → y=e−x(C1cos⁡2x+C2sin⁡2x)y=e^{-x}(C_1\cos2x+C_2\sin2x) ✅

题型 4:初始条件求特解(计算题标准流程)

流程:通解 → 代条件 → 解线性方程组 → 写特解(两步分开写)。

例:y′′−3y′+2y=0y''-3y'+2y=0,y(0)=1, y′(0)=2y(0)=1,\ y'(0)=2: 通解 y=C1ex+C2e2xy=C_1e^x+C_2e^{2x} → y′=C1ex+2C2e2xy'=C_1e^x+2C_2e^{2x} → {C1+C2=1C1+2C2=2\begin{cases}C_1+C_2=1\\ C_1+2C_2=2\end{cases} → C1=0, C2=1C_1=0,\ C_2=1 → 特解 y=e2xy=e^{2x} ✅

题型 5:二阶非齐次(综合储备)

例:y′′+y=exy''+y=e^x:齐次 y=C1cos⁡x+C2sin⁡xy=C_1\cos x+C_2\sin x(r=±ir=\pm i);λ=1 非特征根 → 设 y∗=Aexy^*=Ae^x,代入:Aex+Aex=2Aex=exAe^x+Ae^x=2Ae^x=e^x → A=12A=\frac12;通解 y=C1cos⁡x+C2sin⁡x+12exy=C_1\cos x+C_2\sin x+\frac12e^x ✅

题型 6:概念判断(选择)

阶数 = 最高导数的阶((y′′)3+y′=0(y'')^3+y'=0 是 2 阶);通解独立常数个数 = 阶数;验证解 = 代入方程成立。

📝 基础练习(先做后看答案)

  1. dydx=y\frac{dy}{dx}=y,求通解
  2. y′=2xy2y'=2xy^2,求通解
  3. y′+2y=1y'+2y=1,求通解
  4. y′′−4y=0y''-4y=0,求通解
  5. y′′+4y=0y''+4y=0,求通解
  6. y′′−6y′+9y=0y''-6y'+9y=0,求通解
  7. y′′−y=exy''-y=e^x,求通解(提示:设 y∗=Axexy^*=Axe^x)
  8. y′=x+1y'=x+1,y(0)=1y(0)=1,求特解
  9. (y′′)3+y′=0(y'')^3+y'=0 是几阶方程
  10. y′′+y′=0y''+y'=0,y(0)=1, y′(0)=0y(0)=1,\ y'(0)=0,求特解
答案与解析(先自己做!)
  1. y=Cexy=Ce^x
  2. dyy2=2x dx\frac{dy}{y^2}=2x\,dx → −1y=x2+C-\frac1y=x^2+C → y=−1x2+Cy=-\frac{1}{x^2+C}
  3. y=12+Ce−2xy=\frac12+Ce^{-2x}(P=2,Q=1P=2,Q=1)
  4. r=±2r=\pm2 → y=C1e2x+C2e−2xy=C_1e^{2x}+C_2e^{-2x}
  5. r=±2ir=\pm2i → y=C1cos⁡2x+C2sin⁡2xy=C_1\cos2x+C_2\sin2x
  6. (r−3)2=0(r-3)^2=0 → y=(C1+C2x)e3xy=(C_1+C_2x)e^{3x}
  7. 齐次 C1ex+C2e−xC_1e^x+C_2e^{-x};y∗=Axexy^*=Axe^x 代入得 2A=12A=1 → 通解 y=C1ex+C2e−x+12xexy=C_1e^x+C_2e^{-x}+\frac12xe^x
  8. y=x22+x+1y=\frac{x^2}{2}+x+1(C=1C=1)
  9. 2 阶(看最高导数 y′′y'',3 次方不影响阶数)
  10. r=0,−1r=0,-1 → y=C1+C2e−xy=C_1+C_2e^{-x};y′=−C2e−x=0y'= -C_2e^{-x}=0 → C2=0C_2=0,y(0)=C1=1y(0)=C_1=1 → y=1y=1

⚠️ 易错点

  1. 特征方程判别式算错全盘皆输
  2. 复根情形漏 eαxe^{\alpha x} 因子
  3. 一阶线性公式指数一正一负写反
  4. 求特解先写通解再代条件,两步分开
  5. 可分离变量两边积分各出一个常数,合并成一个,别写俩也别不写

✏️ 真题演练

📌 贴你做过的浙江真题(原题 → 解法 → 错因),按题型编号归类。

🔗 相关笔记

  • (相关备考日记放这里)