设有微分方程y’-2y=q(x),其中试求在(-∞,+∞)内的连续函数y=y(x),使之在(-∞,1)和(1,+∞)内都满足微分方程,且满足条件y(0)=0.

admin2020-03-10  60

问题 设有微分方程y’-2y=q(x),其中试求在(-∞,+∞)内的连续函数y=y(x),使之在(-∞,1)和(1,+∞)内都满足微分方程,且满足条件y(0)=0.

选项

答案所给一阶线性方程,其右端函数为一个分段函数q(x),因此求解时要按q(x)的分段情况即分区间x<1和x>1分别求解,然后再利用连续性和和初始条件确定未知常数,将两个解合成一个解.由于已给定初始条件y(0)=0,可先求x<1时的解,将y(0)=0作为初始条件确定任意常数. 当x<1时,有y’-2y=q(x)=2,易求得其通解为y=C1e2x-1(x<1). 利用y(0)=0,可确定常数C1=1.于是 y=e2x-1(x<1). ① 当x>1时,有y’-2y=0,其通解易求得为y=C2e2x(x>1). 注意到所求得的解y=y(x)要在(-∞,+∞)内连续,因而在x=1处也连续,于是有y(1-0)=y(1+0)=y(1).而由①式知y(1)=e2-1.于是由[*]得C2=1-e-2.故x>1时,y=(1-e-2)e2x. 综上所述, [*]

解析
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