用弗罗贝尼乌斯方法求解柯西-欧拉方程幂级数解的疑问求助
用弗罗贝尼乌斯方法求解柯西-欧拉方程幂级数解的疑问求助
各位大佬好,我最近在处理这个柯西-欧拉方程的级数解问题时遇到了困惑,想请教一下大家:
$$x2\frac{d2y}{dx^2}-x\frac{dy}{dx}+\frac{3}{4}y=0$$
首先我对题目里的“series method”有点懵,一开始就没搞太懂题目具体要什么。我自己假设题目是想让我求这个方程的幂级数解,但题目又没指定展开点,我就默认选了方程的正则奇点$x=0$,打算用弗罗贝尼乌斯方法来求解。
我的求解步骤是这样的:
- 假设方程的解具有形式:$y=\sum_{n=0}{\infty}c_nx{n+r}$,其中$r$是待确定的常数,且$c_0\neq0$
- 对$y$求一阶和二阶导数:
$$y'=\sum_{n=0}{\infty}(n+r)c_nx{n+r-1}$$
$$y''=\sum_{n=0}{\infty}(n+r)(n+r-1)c_nx{n+r-2}$$ - 把$y$、$y'$、$y''$代入原方程,整理后得到:
$$\sum_{n=0}^{\infty}\big [(n+r)(n+r-1)-(n+r)+\frac{3}{4}\big ]c_nx^{n+r}=0$$ - 由此得到递推关系:对所有$n\geq0$,$\big [(n+r)(n+r-1)-(n+r)+\frac{3}{4}\big ]c_n=0$
- 当$n=0$时,因为$c_0\neq0$,所以得到指标方程:$4r^2-8r+3=0$,解出来$r_1=\frac{3}{2}$,$r_2=\frac{1}{2}$
- 接下来代入$r=r_1=\frac{3}{2}$到递推关系里,对$n\geq1$的情况,得到:$c_n(n+n^2)=0$,这就意味着所有$n\geq1$的$c_n$都等于0
到这里我就卡住了,不知道哪里出了问题?而且我也有点疑惑,题目说的“series method”到底指什么?毕竟按这个结果,解就只有两项,看起来不太像常规的级数解啊,希望各位大佬能帮我看看问题所在,谢谢!
备注:内容来源于stack exchange,提问作者Thomas Finley
相关产品推荐
相关产品推荐

