设函数f(u)具有二阶连续导数,z=f(excos y)满足 =(4z+excos y)e2x. 若f(0)=0,f’(0)=0,求f(u)的表达式.

admin2022-09-22  30

问题 设函数f(u)具有二阶连续导数,z=f(excos y)满足
    =(4z+excos y)e2x
    若f(0)=0,f’(0)=0,求f(u)的表达式.

选项

答案根据复合函数的求偏导法则,由z=f(excos y),得 [*]=f’(excos y)·excos y,[*]=f’(excos y)·(-exsin y), [*]=f”(excos y)·excos y·excos y+f’(excos y)·excos y, [*]=f”(excos y)·(-exsin y)·(-exsin y)+f’(excos y)·(-excos y). 又[*]=(4z+excos y)e2x,则有 f”(excos y)·e2x=[4f(excos y)+excos y]e2x, 即 f”(u)-4f(u)=u. 齐次方程f”(u)-4f(u)=0对应的特征方程为 λ2-4=0. 解得λ=±2.因此对应齐次方程的通解为Y=C1e2u+C2e-2u. 由于自由项f(u)=u,则可设特解为y*=Au+B,代入原非齐次方程,得 -4(Au+B)=u. 比较系数,可得A=-1/4,B=0,因此y*=-[*]u. 则原非齐次方程通解为 y=f(u)Y+y*=C1e2u+C2e-2u-[*]u. 又f(0)=0,f’(0)=0,可得C1=1/16,C2=-1/16.因此 f(u)=[*]

解析
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