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利用代换y=u/cosx将方程y"cosx-2y’sinx+3ysinx=ex化简,并求出原方程的通解。
利用代换y=u/cosx将方程y"cosx-2y’sinx+3ysinx=ex化简,并求出原方程的通解。
admin
2018-04-14
52
问题
利用代换y=u/cosx将方程y"cosx-2y’sinx+3ysinx=e
x
化简,并求出原方程的通解。
选项
答案
方法一:由y=u/cosx=usecx,有 y’=u’secx+usecxtanx, y"=u"secx+2u’secxtanx+u(secxtan
2
x+sec
3
x), 代入原方程y"cosx-2y’sinx+3ycosx=e
x
,得 u"+4u=e
x
。(*) 先求其相应齐次方程的通解,由于其特征方程为λ
2
+4=0,则特征方程的根为λ=±2i。所以通解为 [*](x)=C
1
cos2x+C
2
sin2x(C
1
,C
2
为任意常数)。 再求非齐次方程的特解,特解应具有形式u
*
(x)=Ae
x
,代入(*)式,得 (Ae
x
)"+4Ae
x
=Ae
x
+4Ae
x
=5Ae
x
=e
x
, 解得,A=1/5,因此u
*
(x)=1/5e
x
。 故(*)的通解为 u(x)=C
1
cos2x+C
2
sin2x+[*]e
x
(C
1
,C
2
为任意常数)。 所以,原微分方程的通解为 y=C
1
[*],其中C
1
,C
2
为任意常数。 方法二:由y=u/cosx有u=ycosx,于是 u’=ycosx-ycosx, u"=y"cosx-2y’cosx-ycosx, 原方程化为u"+4u=e
x
(以下与方法一相同)。
解析
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考研数学二
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