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已知微分方程y’’-6y’+9y=e2x的积分曲线y=y(x)经过原点,且在原点的切线平行于直线6x-3y+2=0,则该积分曲线的方程为( )
已知微分方程y’’-6y’+9y=e2x的积分曲线y=y(x)经过原点,且在原点的切线平行于直线6x-3y+2=0,则该积分曲线的方程为( )
admin
2020-03-02
46
问题
已知微分方程y’’-6y’+9y=e
2x
的积分曲线y=y(x)经过原点,且在原点的切线平行于直线6x-3y+2=0,则该积分曲线的方程为( )
选项
A、y=
x
2
e
2x
+sin2x.
B、y=(x
2
cosx+sin 2x)e
3x
.
C、y=sin2x.
D、y=
(x+4)e
3x
.
答案
D
解析
因为积分曲线y=y(x)过原点,所以y(0)=0;又在原点处的切线平行于直线6x-3y+2=0,由导数的几何意义知,y’(0)=2.故本题就是求微分方程
y’’-6y’+9y=e
2x
满足初始条件y(0)=0,y’(0)=2的特解.
首先求y’’-6y’+9y=0的通解.特征方程为r
2
-6r+9=0,特征根为r
1
=r
2
=3,所以其通解为
y=C
1
e
3x
+C
2
xe
3x
.
其次求y’’-6y’+9y=e
3x
的一个特解.因为3为特征方程的二重根,所以设y
*
=Ax
2
e
3x
为其特解形式,求导得
y’
*
=2Axe
3x
+3Ax
2
e
3x
,
y’’
*
=2Ae
3x
+12Axe
3x
+9Ax
2
e
3x
,
将y
*
,y’
*
,y’
*
代入到y’’-6y’+9y=e
3x
并化简,得A=
x
2
e
3x
.
写出y’’-6y+9y=e
3x
的通解,为
y=C
1
e
3x
+C
2
xe
3x
+
x
2
e
3x
.
求导得 y’=3C
1
e
3x
+C
2
e
3x
+3C
2
xe
3x
+xe
3x2
+
x
2
e
3x
,
由y(0)=0,y’(0)=2得
从而C
1
=0,C
2
=2.故所求积分曲线方程为
y=2xe
3x
+
x
2
e
3x
=
(x+4)e
3x
.
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考研数学一
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