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已知微分方程y’+y=f(x),且f(x)是R上的连续函数. (I)当f(x)=x时,求微分方程的通解. (Ⅱ)当f(x)为周期为T的函数,证明:微分方程存在唯一以T为周期的解.
已知微分方程y’+y=f(x),且f(x)是R上的连续函数. (I)当f(x)=x时,求微分方程的通解. (Ⅱ)当f(x)为周期为T的函数,证明:微分方程存在唯一以T为周期的解.
admin
2018-03-26
24
问题
已知微分方程y’+y=f(x),且f(x)是R上的连续函数.
(I)当f(x)=x时,求微分方程的通解.
(Ⅱ)当f(x)为周期为T的函数,证明:微分方程存在唯一以T为周期的解.
选项
答案
(I)通解y(x)=e
-∫1dx
(∫xe
∫1dx
dx+C)=e
-x
(∫xe
x
dx+C) =e
-x
[(x一1)e
x
+C] =(x一1)+Ce
-x
. (Ⅱ)证明:设f(x+T)=f(x),即T是f(x)的周期. 通解y(x)=e
-∫1dx
[∫f(x)e
∫1dx
dx+C]=e
-x
[∫f(x)e
x
dx+C]=e
-x
∫f(x)e
x
dx+Ce
-x
. 设y(x)=e
-x
∫
T
x
f(x)e
x
dx+Ce
-x
,则有 y(x+T)=e
-(x+T)
∫
T
x+T
f(t)e
t
dt+Ce
-(x+T)
[*]e
-(x+T)
∫
0
x
f(u+T)e
u+T
d(u+T)+(Ce
-T
).e
-x
=e
-(x+T)
∫
0
x
f(u)e
u
.e
T
du+(Ce
-T
).e
-x
=e
-x
∫
0
x
f(u)e
u
du+(Ce
-T
).e
-x
, 即y(x+T)依旧是方程的通解,结论得证.
解析
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考研数学一
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