柯西-欧拉微分方程

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柯西-欧拉方程是形式如 {\displaystyle x^{2}y’’+bxy’+cy=0}x^{2}y''+bxy'+cy=0(其中{\displaystyle b,c}b,c是常数)的二阶常微分方程

解法[编辑]

观察可知{\displaystyle y=x^{r}}y=x^{r}是一个特定解:

因为{\displaystyle x^{r}=0}x^{r}=0当且仅当{\displaystyle x=0}x=0,所以要考虑二次方程{\displaystyle r^{2}+(b-1)r+c=0}r^{2}+(b-1)r+c=0的解。

设{\displaystyle p,q}p,q为二次方程的解。若{\displaystyle p,q}p,q不相等,{\displaystyle y}y的一般解则为{\displaystyle y=Ax^{p}+Bx^{q}}y=Ax^{p}+Bx^{q}

若{\displaystyle p=q=(1-b)/2}p=q=(1-b)/2 ,其中一个特定解为{\displaystyle x^{r}\ln {x}}x^{r}\ln {x}

代入{\displaystyle r=(1-b)/2}r=(1-b)/2便知右方括号内等于0。因此核实{\displaystyle x^{r}\ln {x}}x^{r}\ln {x}是一个特定解。

于是,便有两个线性独立解,继而可得:{\displaystyle y=Ax^{r}+Bx^{r}\ln {x}}y=Ax^{r}+Bx^{r}\ln {x}