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高数公式大全

2022-10-15 来源:个人技术集锦
高等数学复习公式

高等数学公式

·平方关系: sin^2(α)+cos^2(α)=1 tan^2(α)+1=sec^2(α) cot^2(α)+1=csc^2(α) ·积的关系: sinα=tanα*cosα cosα=cotα*sinα tanα=sinα*secα cotα=cosα*cscα secα=tanα*cscα cscα=secα*cotα

·倒数关系: tanα·cotα=1 sinα·cscα=1 cosα·secα=1

直角三角形ABC中,

角A的正弦值就等于角A的对边比斜边, 余弦等于角A的邻边比斜边 正切等于对边比邻边,

·三角函数恒等变形公式

·两角和与差的三角函数: cos(α+β)=cosα·cosβ-sinα·sinβ cos(α-β)=cosα·cosβ+sinα·sinβ sin(α±β)=sinα·cosβ±cosα·sinβ tan(α+β)=(tanα+tanβ)/(1-tanα·tanβ) tan(α-β)=(tanα-tanβ)/(1+tanα·tanβ)

·三角和的三角函数:

sin(α+β+γ)=sinα·cosβ·cosγ+cosα·sinβ·cosγ+cosα·cosβ·sinγ-sinα·sinβ·sinγ cos(α+β+γ)=cosα·cosβ·cosγ-cosα·sinβ·sinγ-sinα·cosβ·sinγ-sinα·sinβ·cosγ tan(α+β+γ)=(tanα+tanβ+tanγ-tanα·tanβ·tanγ)/(1-tanα·tanβ-tanβ·tanγ-tanγ·tanα)

·辅助角公式:

Asinα+Bcosα=(A^2+B^2)^(1/2)sin(α+t),其中 sint=B/(A^2+B^2)^(1/2) cost=A/(A^2+B^2)^(1/2)

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tant=B/A

Asinα+Bcosα=(A^2+B^2)^(1/2)cos(α-t),tant=A/B ·倍角公式:

sin(2α)=2sinα·cosα=2/(tanα+cotα)

cos(2α)=cos^2(α)-sin^2(α)=2cos^2(α)-1=1-2sin^2(α) tan(2α)=2tanα/[1-tan^2(α)]

·三倍角公式:

sin(3α)=3sinα-4sin^3(α) cos(3α)=4cos^3(α)-3cosα

·半角公式:

sin(α/2)=±√((1-cosα)/2) cos(α/2)=±√((1+cosα)/2)

tan(α/2)=±√((1-cosα)/(1+cosα))=sinα/(1+cosα)=(1-cosα)/sinα

·降幂公式

sin^2(α)=(1-cos(2α))/2=versin(2α)/2 cos^2(α)=(1+cos(2α))/2=covers(2α)/2 tan^2(α)=(1-cos(2α))/(1+cos(2α))

·万能公式:

sinα=2tan(α/2)/[1+tan^2(α/2)] cosα=[1-tan^2(α/2)]/[1+tan^2(α/2)] tanα=2tan(α/2)/[1-tan^2(α/2)]

·积化和差公式:

sinα·cosβ=(1/2)[sin(α+β)+sin(α-β)] cosα·sinβ=(1/2)[sin(α+β)-sin(α-β)] cosα·cosβ=(1/2)[cos(α+β)+cos(α-β)] sinα·sinβ=-(1/2)[cos(α+β)-cos(α-β)]

·和差化积公式:

sinα+sinβ=2sin[(α+β)/2]cos[(α-β)/2] sinα-sinβ=2cos[(α+β)/2]sin[(α-β)/2] cosα+cosβ=2cos[(α+β)/2]cos[(α-β)/2] cosα-cosβ=-2sin[(α+β)/2]sin[(α-β)/2]

·推导公式 tanα+cotα=2/sin2α tanα-cotα=-2cot2α 1+cos2α=2cos^2α 1-cos2α=2sin^2α 1+sinα=(sinα/2+cosα/2)^2

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·其他:

sinα+sin(α+2π/n)+sin(α+2π*2/n)+sin(α+2π*3/n)+……+sin[α+2π*(n-1)/n]=0 cosα+cos(α+2π/n)+cos(α+2π*2/n)+cos(α+2π*3/n)+……+cos[α+2π*(n-1)/n]=0 以及 sin^2(α)+sin^2(α-2π/3)+sin^2(α+2π/3)=3/2 tanAtanBtan(A+B)+tanA+tanB-tan(A+B)=0 三角函数的角度换算 [编辑本段] 公式一:

设α为任意角,终边相同的角的同一三角函数的值相等: sin(2kπ+α)=sinα cos(2kπ+α)=cosα tan(2kπ+α)=tanα cot(2kπ+α)=cotα

公式二:

设α为任意角,π+α的三角函数值与α的三角函数值之间的关系: sin(π+α)=-sinα cos(π+α)=-cosα tan(π+α)=tanα cot(π+α)=cotα

公式三:

任意角α与 -α的三角函数值之间的关系: sin(-α)=-sinα cos(-α)=cosα tan(-α)=-tanα cot(-α)=-cotα

公式四:

利用公式二和公式三可以得到π-α与α的三角函数值之间的关系: sin(π-α)=sinα cos(π-α)=-cosα tan(π-α)=-tanα cot(π-α)=-cotα

公式五:

利用公式一和公式三可以得到2π-α与α的三角函数值之间的关系: sin(2π-α)=-sinα cos(2π-α)=cosα tan(2π-α)=-tanα cot(2π-α)=-cotα

公式六:

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π/2±α及3π/2±α与α的三角函数值之间的关系: sin(π/2+α)=cosα cos(π/2+α)=-sinα tan(π/2+α)=-cotα cot(π/2+α)=-tanα sin(π/2-α)=cosα cos(π/2-α)=sinα tan(π/2-α)=cotα cot(π/2-α)=tanα sin(3π/2+α)=-cosα cos(3π/2+α)=sinα tan(3π/2+α)=-cotα cot(3π/2+α)=-tanα sin(3π/2-α)=-cosα cos(3π/2-α)=-sinα tan(3π/2-α)=cotα cot(3π/2-α)=tanα (以上k∈Z) 部分高等内容 [编辑本段]

·高等代数中三角函数的指数表示(由泰勒级数易得):

sinx=[e^(ix)-e^(-ix)]/(2i) cosx=[e^(ix)+e^(-ix)]/2 tanx=[e^(ix)-e^(-ix)]/[ie^(ix)+ie^(-ix)] 泰勒展开有无穷级数,e^z=exp(z)=1+z/1!+z^2/2!+z^3/3!+z^4/4!+…+z^n/n!+… 此时三角函数定义域已推广至整个复数集。 ·三角函数作为微分方程的解:

对于微分方程组 y=-y'';y=y'''',有通解Q,可证明 Q=Asinx+Bcosx,因此也可以从此出发定义三角函数。

补充:由相应的指数表示我们可以定义一种类似的函数——双曲函数,其拥有很多与三角函数的类似的性质,二者相映成趣。 特殊三角函数值 a 0` 30` 45` 60` 90` sina 0 1/2 √2/2 √3/2 1 cosa 1 √3/2 √2/2 1/2 0 tana 0 √3/3 1 √3 None cota None √3 1 √3/3 0

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导数公式:

(tgx)sec2x(ctgx)csc2x(secx)secxtgx(cscx)cscxctgx(ax)axlna1(logax)xlna基本积分表:

(arcsinx)11x21(arccosx)1x21(arctgx)1x21(arcctgx)1x2tgxdxlncosxCctgxdxlnsinxCsecxdxlnsecxtgxCcscxdxlncscxctgxCdx1xarctgCa2x2aadx1xalnx2a22axaCdx1axa2x22alnaxCdxxarcsinCa2x2a2ndx2cos2xsecxdxtgxCdx2csc2sinxxdxctgxCsecxtgxdxsecxCcscxctgxdxcscxCaxadxlnaCxshxdxchxCchxdxshxCdxx2a2ln(xx2a2)C2Insinxdxcosnxdx00n1In2nx2a22xadxxaln(xx2a2)C22x2a2222xadxxalnxx2a2C22x2a2x222axdxaxarcsinC22a22三角函数的有理式积分:

2u1u2x2dusinx, cosx, utg, dx

21u21u21u2第 5 页 共 19 页

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一些初等函数: 两个重要极限:

exex双曲正弦:shx2exex双曲余弦:chx2shxexex双曲正切:thxchxexexarshxln(xx21)archxln(xx21)11xarthxln21x三角函数公式: ·诱导公式:

函数 角A -α 90°-α 90°+α 180°-α 180°+α 270°-α 270°+α 360°-α 360°+α

sinx lim1x0 x1

lim(1)xe2.718281828459045...x x

sin cos tg -tgα ctgα ctg -ctgα tgα -ctgα ctgα tgα -ctgα ctgα -sinα cosα cosα cosα sinα sinα -sinα -ctgα -tgα -cosα -tgα -sinα -cosα tgα -cosα -sinα ctgα -cosα sinα -sinα cosα sinα cosα -tgα tgα -ctgα -tgα

·和差角公式: ·和差化积公式:

sin()sincoscossincos()coscossinsintg()tgtg1tgtgctgctg1ctg()ctgctgsinsin2sin22sinsin2cossin22coscos2coscos22coscos2sinsin22cos

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·倍角公式:

sin22sincoscos22cos2112sin2cos2sin2ctg21ctg22ctg2tgtg21tg2

·半角公式:

sin33sin4sin3cos34cos33cos3tgtg3tg313tg2sintg21cos1cos            cos2221cos1cossin1cos1cossin  ctg1cossin1cos21cossin1cosabc2R ·余弦定理:c2a2b22abcosC sinAsinBsinC2

·正弦定理:

·反三角函数性质:arcsinx2arccosx   arctgx2arcctgx

高阶导数公式——莱布尼兹(Leibniz)公式:

(uv)(n)k(nk)(k)Cnuvk0nu(n)vnu(n1)vn(n1)(n2)n(n1)(nk1)(nk)(k)uvuvuv(n)2!k!

中值定理与导数应用:

拉格朗日中值定理:f(b)f(a)f()(ba)f(b)f(a)f()柯西中值定理:F(b)F(a)F()曲率:

当F(x)x时,柯西中值定理就是拉格朗日中值定理。第 7 页 共 19 页

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弧微分公式:ds1y2dx,其中ytg平均曲率:K.:从M点到M点,切线斜率的倾角变化量;s:MM弧长。sydM点的曲率:Klim.

23s0sds(1y)直线:K0;1半径为a的圆:K.a定积分的近似计算:

b矩形法:f(x)abba(y0y1yn1)nba1[(y0yn)y1yn1]n2ba[(y0yn)2(y2y4yn2)4(y1y3yn1)]3n

梯形法:f(x)ab抛物线法:f(x)a定积分应用相关公式:

功:WFs水压力:FpAmm引力:Fk122,k为引力系数

rb1函数的平均值:yf(x)dxbaa12均方根:f(t)dtbaa空间解析几何和向量代数:

b第 8 页 共 19 页

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空间2点的距离:dM1M2(x2x1)2(y2y1)2(z2z1)2向量在轴上的投影:PrjuABABcos,是AB与u轴的夹角。Prju(a1a2)Prja1Prja2ababcosaxbxaybyazbz,是一个数量,两向量之间的夹角:cosicabaxbxjaybyaxbxaybyazbzaxayazbxbybz222222kaz,cabsin.例:线速度:vwr.bzaybycyazbzabccos,为锐角时, czax向量的混合积:[abc](ab)cbxcx代表平行六面体的体积。平面的方程:1、点法式:A(xx0)B(yy0)C(zz0)0,其中n{A,B,C},M0(x0,y0,z0)2、一般方程:AxByCzD0xyz3、截距世方程:1abc平面外任意一点到该平面的距离:dAx0By0Cz0DA2B2C2xx0mtxxyy0zz0空间直线的方程:0t,其中s{m,n,p};参数方程:yy0ntmnpzzpt0二次曲面:x2y2z21、椭球面:2221abcx2y22、抛物面:z(,p,q同号)2p2q3、双曲面:x2y2z2单叶双曲面:2221abcx2y2z2双叶双曲面:222(马鞍面)1abc

多元函数微分法及应用

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全微分:dzzzuuudxdy   dudxdydzxyxyz全微分的近似计算:zdzfx(x,y)xfy(x,y)y多元复合函数的求导法:dzzuzvzf[u(t),v(t)]    dtutvtzzuzvzf[u(x,y),v(x,y)]    xuxvx当uu(x,y),vv(x,y)时,duuuvvdxdy   dvdxdy xyxy隐函数的求导公式:FxFFdydyd2y隐函数F(x,y)0,  ,  2(x)+(x)dxFyxFyyFydxdxFyFzz隐函数F(x,y,z)0, x,  xFzyFz

FF(x,y,u,v)0(F,G)u隐函数方程组:   JGG(x,y,u,v)0(u,v)uu1(F,G)v1(F,G)    xJ(x,v)xJ(u,x)u1(F,G)v1(F,G)    yJ(y,v)yJ(u,y)微分法在几何上的应用:

FvFuGGuvFvGv

x(t)xxyy0zz0空间曲线y(t)在点M(x0,y0,z0)处的切线方程:0(t)(t)(t0)00z(t)在点M处的法平面方程:(t0)(xx0)(t0)(yy0)(t0)(zz0)0FyFzFzFxFxF(x,y,z)0若空间曲线方程为:,则切向量T{,,GGGxGxyzGzG(x,y,z)0曲面F(x,y,z)0上一点M(x0,y0,z0),则:1、过此点的法向量:n{Fx(x0,y0,z0),Fy(x0,y0,z0),Fz(x0,y0,z0)}xx0yy0zz03、过此点的法线方程:Fx(x0,y0,z0)Fy(x0,y0,z0)Fz(x0,y0,z0)方向导数与梯度:

Fy}Gy2、过此点的切平面方程:Fx(x0,y0,z0)(xx0)Fy(x0,y0,z0)(yy0)Fz(x0,y0,z0)(zz0)0第 10 页 共 19 页

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fff函数zf(x,y)在一点p(x,y)沿任一方向l的方向导数为:cossinlxy其中为x轴到方向l的转角。ff函数zf(x,y)在一点p(x,y)的梯度:gradf(x,y)ijxy

f它与方向导数的关系是:gradf(x,y)e,其中ecosisinj,为l方向上的l单位向量。f是gradf(x,y)在l上的投影。l多元函数的极值及其求法:

设fx(x0,y0)fy(x0,y0)0,令:fxx(x0,y0)A, fxy(x0,y0)B, fyy(x0,y0)CA0,(x0,y0)为极大值2ACB0时,A0,(x0,y0)为极小值2则:值ACB0时,      无极ACB20时,       不确定重积分及其应用:

f(x,y)dxdyf(rcos,rsin)rdrdDD曲面zf(x,y)的面积ADzz1ydxdyx22平面薄片的重心:xMxMx(x,y)dD(x,y)dDD,  yMyMy(x,y)dD(x,y)dDD

平面薄片的转动惯量:对于x轴Ixy2(x,y)d,  对于y轴Iyx2(x,y)d平面薄片(位于xoy平面)对z轴上质点M(0,0,a),(a0)的引力:F{Fx,Fy,Fz},其中:FxfD(x,y)xd(xya)2222,  Fyf3D(x,y)yd(xya)2222,  Fzfa3D(x,y)xd(xya)22322柱面坐标和球面坐标:

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xrcos柱面坐标:f(x,y,z)dxdydzF(r,,z)rdrddz,yrsin,   zz其中:F(r,,z)f(rcos,rsin,z)xrsincos2球面坐标:yrsinsin,  dvrdrsinddrrsindrddzrcos2

r(,)2F(r,,)rsindr0f(x,y,z)dxdydzF(r,,)rsindrdddd002重心:x1Mxdv,  y1Mydv,  z1Mzdv,  其中Mxdv转动惯量:Ix(y2z2)dv,  Iy(x2z2)dv,  Iz(x2y2)dv曲线积分:

第一类曲线积分(对弧长的曲线积分):x(t)设f(x,y)在L上连续,L的参数方程为:,  (t),则:y(t)Lxtf(x,y)dsf[(t),(t)]2(t)2(t)dt  ()  特殊情况:y(t)第 12 页 共 19 页

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第二类曲线积分(对坐标的曲线积分):x(t)设L的参数方程为,则:y(t)P(x,y)dxQ(x,y)dy{P[(t),(t)](t)Q[(t),(t)](t)}dtL两类曲线积分之间的关系:PdxQdy(PcosQcos)ds,其中和分别为LLL上积分起止点处切向量的方向角。QPQP格林公式:()dxdyPdxQdy格林公式:()dxdyPdxQdyxyxyDLDLQP1当Py,Qx,即:2时,得到D的面积:Adxdyxdyydxxy2LD·平面上曲线积分与路径无关的条件:1、G是一个单连通区域;2、P(x,y),Q(x,y)在G内具有一阶连续偏导数,且减去对此奇点的积分,注意方向相反!·二元函数的全微分求积:QP在=时,PdxQdy才是二元函数u(x,y)的全微分,其中:xy(x,y)QP=。注意奇点,如(0,0),应xy

u(x,y)(x0,y0)P(x,y)dxQ(x,y)dy,通常设x0y00。曲面积分:

22对面积的曲面积分:f(x,y,z)dsf[x,y,z(x,y)]1z(x,y)z(x,y)dxdyxyDxy对坐标的曲面积分:,其中:P(x,y,z)dydzQ(x,y,z)dzdxR(x,y,z)dxdy号;R(x,y,z)dxdyR[x,y,z(x,y)]dxdy,取曲面的上侧时取正Dxy号;P(x,y,z)dydzP[x(y,z),y,z]dydz,取曲面的前侧时取正Dyz

号。Q(x,y,z)dzdxQ[x,y(z,x),z]dzdx,取曲面的右侧时取正Dzx两类曲面积分之间的关系:PdydzQdzdxRdxdy(PcosQcosRcos)ds高斯公式:

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(PQR)dvPdydzQdzdxRdxdy(PcosQcosRcos)dsxyz高斯公式的物理意义——通量与散度:PQR散度:div,即:单位体积内所产生的流体质量,若div0,则为消失...xyz通量:AndsAnds(PcosQcosRcos)ds,因此,高斯公式又可写成:divAdvAnds斯托克斯公式——曲线积分与曲面积分的关系:

(RQPRQP)dydz()dzdx()dxdyPdxQdyRdzyzzxxycosyQcoszR

dydzdzdxdxdycos上式左端又可写成:xyzxPQRPRQPRQP空间曲线积分与路径无关的条件:, , yzzxxyijk旋度:rotAxyzPQR向量场A沿有向闭曲线的环流量:PdxQdyRdzAtds常数项级数:

1qn等比数列:1qqq1q(n1)n等差数列:123n

2111调和级数:1是发散的23n2n1级数审敛法:

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1、正项级数的审敛法——根植审敛法(柯西判别法):1时,级数收敛设:limnun,则1时,级数发散n1时,不确定2、比值审敛法:1时,级数收敛U设:limn1,则1时,级数发散nUn1时,不确定3、定义法:snu1u2un;limsn存在,则收敛;否则发散。n

交错级数u1u2u3u4(或u1u2u3,un0)的审敛法——莱布尼兹定理: unun1如果交错级数满足su1,其余项rn的绝对值rnun1。limu0,那么级数收敛且其和nn绝对收敛与条件收敛:

(1)u1u2un,其中un为任意实数;(2)u1u2u3un如果(2)收敛,则(1)肯定收敛,且称为绝对收敛级数;如果(2)发散,而(1)收敛,则称(1)为条件收敛级数。 1(1)n调和级数:n发散,而n收敛;1  级数:n2收敛;p1时发散1  p级数:  npp1时收敛幂级数:

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1x1时,收敛于1x1xx2x3xn  x1时,发散对于级数(3)a0a1x a2x2anxn,如果它不是仅在原点收敛,也不是在全xR时收敛数轴上都收敛,则必存在R,使xR时发散,其中R称为收敛半径。xR时不定1

0时,R求收敛半径的方法:设liman1,其中an,an1是(3)的系数,则0时,Rnan时,R0函数展开成幂级数:

f(x0)f(n)(x0)2函数展开成泰勒级数:f(x)f(x0)(xx0)(xx0)(xx0)n2!n!f(n1)() 余项:Rn(xx0)n1,f(x)可以展开成泰勒级数的充要条件是:limRn0n(n1)!f(0)2f(n)(0)nx00时即为麦克劳林公式:f(x)f(0)f(0)xxx2!n!一些函数展开成幂级数:

m(m1)2m(m1)(mn1)nxx   (1x1)2!n! 2n1x3x5xsinxx(1)n1   (x)3!5!(2n1)!(1x)m1mx欧拉公式:

eixeixcosx2 eixcosxisinx   或ixixsinxee2三角级数:

a0f(t)A0Ansin(ntn)(ancosnxbnsinnx)2n1n1其中,a0aA0,anAnsinn,bnAncosn,tx。正交性:1,sinx,cosx,sin2x,cos2xsinnx,cosnx任意两个不同项的乘积在[,]上的积分=0。傅立叶级数:

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a0f(x)(ancosnxbnsinnx),周期22n11(n0,1,2)anf(x)cosnxdx   其中1b(n1,2,3)nf(x)sinnxdx   112122835 111224224262正弦级数:an0,bn余弦级数:bn0,an11121222(相加)623411121222(相减)12234f(x)sinnxdx  n1,2,3 f(x)b0

2nsinnx是奇函数20f(x)cosnxdx  n0,1,2 f(x)a0ancosnx是偶函数2周期为2l的周期函数的傅立叶级数:

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a0nxnxf(x)(ancosbnsin),周期2l2n1lll1nxdx   (n0,1,2)anf(x)coslll其中lb1f(x)sinnxdx   (n1,2,3)nlll

微分方程的相关概念:

一阶微分方程:yf(x,y) 或 P(x,y)dxQ(x,y)dy0可分离变量的微分方程:一阶微分方程可以化为g(y)dyf(x)dx的形式,解法:g(y)dyf(x)dx  得:G(y)F(x)C称为隐式通解。dyyf(x,y)(x,y),即写成的函数,解法: dxxydydududxduy设u,则ux,u(u),分离变量,积分后将代替u,xdxdxdxx(u)ux齐次方程:一阶微分方程可以写成即得齐次方程通解。一阶线性微分方程:

dy1、一阶线性微分方程:P(x)yQ(x)dxP(x)dx当Q(x)0时,为齐次方程,yCeP(x)dxP(x)dx当Q(x)0时,为非齐次方程,y(Q(x)edxC)e

dy2、贝努力方程:P(x)yQ(x)yn,(n0,1)dx全微分方程:

如果P(x,y)dxQ(x,y)dy0中左端是某函数的全微分方程,即:uudu(x,y)P(x,y)dxQ(x,y)dy0,其中:P(x,y),Q(x,y)

xyu(x,y)C应该是该全微分方程的通解。二阶微分方程:

f(x)0时为齐次d2ydy P(x)Q(x)yf(x),2dxdxf(x)0时为非齐次二阶常系数齐次线性微分方程及其解法:

(*)ypyqy0,其中p,q为常数;求解步骤:1、写出特征方程:()r2prq0,其中r2,r的系数及常数项恰好是(*)式中y,y,y的系数;2、求出()式的两个根r1,r2第 18 页 共 19 页

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3、根据r1,r2的不同情况,按下表写出(*)式的通解:r1,r2的形式 两个不相等实根(p24q0) 两个相等实根(p24q0) 一对共轭复根(p24q0) (*)式的通解 yc1er1xc2er2x y(c1c2x)er1x yex(c1cosxc2sinx) r1i,r2i4qp2 p,22二阶常系数非齐次线性微分方程 ypyqyf(x),p,q为常数f(x)exPm(x)型,为常数;f(x)ex[Pl(x)cosxPn(x)sinx]型

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