二階線性方程:非齊次

受迫方程的特解(particular solution)

一旦結構定理告訴你答案是 y = y_c + y_p,你真正的工作就是造出「一個」使受迫方程成立的函數 y_p——任何不含任意常數的單一解。這個能用的單一解就是特解。它是答案中響應外力、而非響應初始條件的部分。

具體地說,y_p 是任何能單獨滿足 y'' + p(x) y' + q(x) y = g(x) 的函數(不附帶自由常數)。當 g 是多項式、指數、正弦、餘弦或這些的乘積且係數為常數時,你通常用待定係數法找它(猜一個與 g 相符的形狀,解出係數);否則用參數變易法,它從齊次解與 g 的積分建構 y_p。無論哪種方式,你只需要「一個」這樣的函數——你不是在找出所有的。

因為結構定理把任何剩餘的自由度吸收進 y_c,特解並不唯一:把任一齊次解加到一個有效的 y_p 上,你又得到另一個有效的 y_p。這就是為什麼兩份正確的寫法可以不同。物理上,在穩定系統中 y_p 是穩態(持久的受迫行為),而 y_c 是暫態。要把它們分清:y_p 單獨通常「不會」滿足初始條件——那些只有在你加上 y_c 並選好它的常數之後才能滿足。

對 y'' - 3y' + 2y = 2e^(3x),一個特解是 y_p = e^(3x)(驗算:9 - 9 + 2 = 2,係數恰好給出 2e^(3x))。加上餘解 y_c = c1 e^(x) + c2 e^(2x) 即完成通解。

特解是一個滿足受迫方程的函數,不含自由常數。

不要把初始條件加在 y_p 上——它們屬於完整的 y = y_c + y_p。只把它們配到 y_p(一個很常見的失誤)會產生錯誤的常數和錯誤的解。

又稱
particular integraly_p特解特積分