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求微分方程 y″一3y′一4y=(10x一7)e-x+34sinx 的通解.
求微分方程 y″一3y′一4y=(10x一7)e-x+34sinx 的通解.
admin
2016-01-25
23
问题
求微分方程
y″一3y′一4y=(10x一7)e
-x
+34sinx
的通解.
选项
答案
齐次方程y″一3y′一4y=0的特征方程为 λ
2
一3λ一4=0, 由此求得特征根λ
1
=4,λ
2
=一1.对应齐次方程的通解为 Y=C
1
e
4x
+C
2
e
-x
. 则f
1
(x)=(10x一7)e
-x
的特解形式为 y
1
*
=x(A+Bx)e
-x
=(Ax+Bx
2
)e
-x
, f
2
(x)=34sinx 的特解形式为 y
2
*
=Csinx+Dcosx。 于是由叠加原理知,非齐次方程的特解为 y
*
=y
1
*
+y
2
*
=(Ax+Bx
2
)e
-x
+Csinx+Dcosx, 则 (y
*
)′=(A+2Bx—Ax一Bx
2
)e
-x
+Ccosx-Dsinx, (y
*
)″=(2B一2A一4Bx+Ax+Bx
2
)e
-x
一Ccosx—Dsinx, 代入原方程,求得A=1,B=一1,C=一5,D=3,从而 y
*
=x(1一x)e
-x
一5sinx+3cosx. 于是原方程的通解为 y=Y+y
*
=C
1
A
4x
+(C
2
+x-x
2
)e
-x
一5sinx+3cosx.
解析
利用二阶非齐次线性方程解的叠加原理求之.
设y
1
*
(x)与y
2
*
(x)分别是方程
y″+p(x)y′+q(x)y=f
1
(x)
与 y″+p(x)y′+q(x)y=f
2
(x)
的特解,则
y
*
(x)=y
1
*
(x)+y
2
*
(x)
是方程
y″+p(x)y′+q(x)y=f
1
(x)+f
2
(x)
的特解.
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考研数学三
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