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1、1.計算下列各題的差分:
⑴;
【解】。
⑵。
【解】
。
2.求下列差分方程的通解:
⑴;
【解】這是一階常系數(shù)非齊次線性差分方程,
①先求其對應齊次差分方程的通解:
由得,可知通解為,
②再求非齊次線性差分方程的一個特解:
由于方程右邊為一次多項式,可知可以為多項式,而一階差分的結(jié)果比高一次,因此可設方程有特解,
將該特解代入方程,
得,
即為,對比應有,解之得,
故有,
從而所求方程的通解為。
⑵;
【解】這是一階常系數(shù)非齊次線性差分方程,
①先求其對應齊次差分方程的通解:
由得,,,可知通解為,
②再求非齊次線性差分方程的一個特解:
由
2、于方程右邊為二次多項式,可知可以為多項式,
再因的結(jié)果與同次,因此可設為方程的一個特解,代入方程,
得,
即為,
對比應有,解之得,
故方程有特解,
從而所求方程的通解為。
⑶;
【解】這是一階常系數(shù)非齊次線性差分方程,
①先求其對應齊次差分方程的通解:
由得,,,可知通解為,
②再求非齊次線性差分方程的一個特解:
由于方程右邊含指數(shù)函數(shù),可知應含,
又因,可知應含多項式,易見所含的多項式與所含的多項式同次,而方程右邊所含多項式為0次的,故可設所含的多項式為0次的,因此可設為方程的一個特解,代入方程,
得,整理得,解得,
故有,
從而所求方程的通解為。
⑷。
3、
【解】這是一階常系數(shù)非齊次線性差分方程,
①先求其對應齊次差分方程的通解:
由得,,,可知通解為,
②再求非齊次線性差分方程的一個特解:
由于方程右邊為0次多項式1,可知可以為多項式,
再因的結(jié)果與同次,因此可設方程特解為,代入方程,得,亦即,解得即得,
故有,
從而所求方程的通解為。
3.求下列二階差分方程的通解:
⑴;
【解】這是二階常系數(shù)線性齊次差分方程,
其特征方程有兩個相異實根,,
根據(jù)相異特征根,對應方程有兩個特解,,
可知方程有兩個特解為,,
由于常數(shù),知與線性無關(guān),
從而得差分方程的通解為。
⑵;
【解】這是二階常系數(shù)線性齊次差分方程,
4、
其特征方程,方程有兩個共軛復根,
根據(jù)共軛復根對應方程兩個特解,,其中,可得:
由于,,而得,
于是方程有兩個特解為,,
由于常數(shù),知與線性無關(guān),
從而得差分方程的通解為
。
⑶;
【解】這是二階常系數(shù)線性非齊次差分方程,
①先求齊次差分方程的通解:
由于特征方程有兩個實重根,
于是方程有一個特解為,
可以驗證,方程有另一特解為,
由于常數(shù),知與線性無關(guān),
從而得差分方程的通解為。
②再求非齊次差分方程的一個特解:
由于方程右邊為0次多項式3,可知可以為多項式,
再因的運算結(jié)果與同次,因此可設方程有特解為,代入方程,得,
整理得,即知方程有特解為。
綜上得,方程的通解為。
⑷。
【解】這是二階常系數(shù)線性非齊次差分方程,
①先求齊次差分方程的通解:
由于特征方程有兩個實重根,
于是方程有一個特解為,
可以驗證,方程有另一特解為,
由于常數(shù),知與線性無關(guān),
從而得差分方程的通解為。
②再求非齊次差分方程的一個特解:
由于方程右邊含因子,可知必含因子,
去掉因子后,還可以含多項式,
因此可設方程有特解,
代入方程,得,
整理得,
再因的運算結(jié)果比低2次,因此可設為,代入方程,得,
可取,,即知方程有特解為。
綜上得,方程的通解為。