解下列微分方程: (Ⅰ)y’’-7y’+12y=x满足初始条件y(0)=的特解; (Ⅱ)y’’+a2y=8cosbx的通解,其中a>0,b<0为常数; (Ⅲ)y’’’+y’’+y’+y=0的通解.

admin2018-06-27  30

问题 解下列微分方程:
(Ⅰ)y’’-7y’+12y=x满足初始条件y(0)=的特解;
(Ⅱ)y’’+a2y=8cosbx的通解,其中a>0,b<0为常数;
(Ⅲ)y’’’+y’’+y’+y=0的通解.

选项

答案(Ⅰ)相应齐次方程的特征方程为λ2-7λ+12=0,它有两个互异的实根:λ1=3,λ2=4,所以,其通解为[*]=C1e3x+C2e4x. 由于0不是特征根,所以非齐次方程的特解应具有形式y*(x)=Ax+B.代入方程,可得A=[*].所以,原方程的通解为y(x)=[*]+C1e3x+C2e4x. 代入初始条件,则得 [*] 因此所求的特解为y(x)=[*](e4x-e3x). (Ⅱ)由于相应齐次方程的特征根为±ai,所以其通解为[*]=C1cosax+C2sinax.求原非齐次方程的特解,需分两种情况讨论: ①当a≠b时,特解的形式应为Acosbx+Bsinbx,将其代入原方程,则得 [*] 所以,通解为y(x)=[*]cosbx+C1cosax+C2sinax,其中C1,C2为任意常数. ②当a=b时,特解的形式应为Axcosax+Bxsinax,代入原方程,则得 A=0,B=[*] 原方程的通解为y(x)=[*]xsinax+C1cosax+C2sinax,其中C1,C2为任意常数. (Ⅲ)这是一个三阶常系数线性齐次方程,其相应的特征方程为λ32+λ+1=0,分解得(λ+1)(λ2+1)=0,其特征根为λ1=-1,λ2,3=±i,所以方程的通解为 y(x)=C1e-x+C2cosx+C3sinx,其中C1,C2,C3为任意常数.

解析
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