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已知y1*=xex+e2x，y2*=xex+e-x，y3*=xex+e2x-e-x是某二阶线性常系数非齐次方程的三个特解，试求其通解及该微分方程．
已知y1*=xex+e2x，y2*=xex+e-x，y3*=xex+e2x-e-x是某二阶线性常系数非齐次方程的三个特解，试求其通解及该微分方程．
admin
2018-06-27
74
问题
已知y
1
*
=xe
x
+e
2x
，y
2
*
=xe
x
+e
-x
，y
3
*
=xe
x
+e
2x
-e
-x
是某二阶线性常系数非齐次方程的三个特解，试求其通解及该微分方程．
选项
答案
易求得该微分方程相应的齐次方程的两个特解 y
1
*
-y
3
*
=e
-x
，y
2
*
-y
3
*
=2e
-x
-e
2x
． 进一步又可得该齐次方程的两个特解是 y
1
=e
-x
，y
2
=2(y
1
*
-y
3
*
)-(y
2
*
-y
3
*
)=e
2x
， 它们是线性无关的．为简单起见，我们又可得该非齐次方程的另一个特解 y
4
*
=y
1
*
-y
2
=xe
x
． 因此该非齐次方程的通解是y=C
1
e
-x
+C
2
e
2x
+xe
x
，其中C
1
，C
2
为任意常数． 由通解结构易知，该非齐次方程是：二阶线性常系数方程 y’’+py’+qy=f(x)． 它的相应特征根是λ
1
=-1，λ
2
=2，于是特征方程是 (λ+1)(λ-2)=0，即 λ
2
-λ-2=0． 因此方程为y’’-y’-2y=f(x)． 再将特解y
4
*
=xe
x
代入得 (x+2)e
x
-(x+1)e
x
-2xe
x
=f(x)，即f(x)=(1-2x)e
x
因此方程为y’’-y’-2y=(1-2x)e
x
．
解析
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考研数学二
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