二阶常系数非齐次线性微分方程y’’-2y’+5y=excos2x的通解为y(x)=__________。

admin2019-12-24  86

问题 二阶常系数非齐次线性微分方程y’’-2y’+5y=excos2x的通解为y(x)=__________。

选项

答案[*],C1,C2为任意常数

解析 该方程所对应的齐次方程的特征方程为λ2-2λ+5=0,解得特征根为λ=1±2i,可知齐次方程的通解为ex(C1cos2x+C2sin2x)。
该方程的非齐次项

根据叠加原理

此方程的特解可由如下两个方程的特解相加求得
y’’-2y’+5y=1/2ex,         ①
y’’-2y’+5y=1/2excos2x,    ②
根据特征根λ=1±2i可知,方程①的特解可设为y1*=Cex代入方程①解得C=1/8,故y1*=1/8ex;方程②的特解可设为
y2*=xex(Acos2x+Bsin2x),
代入方程②解得A=0,B=1/8,故y2*=1/8xexsin2x。
所以y*(x)=y1*+y2*=1/8ex+1/8xexsin2x。
故该方程的通解为
ex(C1cos2x+C2sin2x)+1/8ex+1/8xexsin2x,C1,C2为任意常数。
本题考查微分方程的解的结构,即解的叠加原理。方程最终的解是对应齐次微分方程的通解以及对应特解的和。
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