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设p(x),q(x)与f(x)均为连续函数,f(x)≠0.设y1(x),y2(x)与y3(x)是二阶非齐次线性方程 y’’+p(x)y’+q(x)y=f(x) ① 的3个解,且 则式①的通解为______.
设p(x),q(x)与f(x)均为连续函数,f(x)≠0.设y1(x),y2(x)与y3(x)是二阶非齐次线性方程 y’’+p(x)y’+q(x)y=f(x) ① 的3个解,且 则式①的通解为______.
admin
2019-02-23
80
问题
设p(x),q(x)与f(x)均为连续函数,f(x)≠0.设y
1
(x),y
2
(x)与y
3
(x)是二阶非齐次线性方程
y’’+p(x)y’+q(x)y=f(x) ①
的3个解,且
则式①的通解为______.
选项
答案
y=C
1
(y
1
-y
2
)+C
2
(y
2
-y
3
)+y
1
,其中C
1
,C
2
为任意常数
解析
由非齐次线性方程的两个解,可构造出对应的齐次方程的解,再证明这样所得到的解线性无关即可.
y
1
-y
2
与y
2
-y
3
均是式①对应的齐次线性方程
y’’+p(x)y’+q(x)y=0 ②
的两个解.今证它们线性无关.事实上,若它们线性相关,则存在不全为零的常数k
1
与k
2
使
k
1
(y
1
-y
2
)+k
2
(y
2
-y
3
)=0. ③
设k
1
≠0,又由题设知y
2
-y
3
≠0,于是式③可改写为
矛盾.
若k
1
=0,由y
2
-y
3
≠0,故由式③推知k
2
=0矛盾.这些矛盾证得y
1
-y
2
与y
2
-y
3
线性无关.
于是
y=C
1
(y
1
-y
2
)+C
2
(y
2
-y
3
) ④
为式②的通解,其中C
1
,C
2
为任意常数,从而知
y=C
1
(y
1
-y
2
)+C
2
(y
2
-y
3
)+y
1
⑤
为式①的通解.
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考研数学一
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