设有级数 (Ⅰ)求此级数的收敛域; (Ⅱ)证明此级数的和函数y(χ)满足微分方程y〞-y=-1; (Ⅲ)求微分方程y〞-y=-1的通解,并由此确定该级数的和函数y(χ).

admin2017-11-09  36

问题 设有级数
    (Ⅰ)求此级数的收敛域;
    (Ⅱ)证明此级数的和函数y(χ)满足微分方程y〞-y=-1;
    (Ⅲ)求微分方程y〞-y=-1的通解,并由此确定该级数的和函数y(χ).

选项

答案(Ⅰ)对于任意χ,有 [*] 所以收敛域为(-∞,+∞). (Ⅱ)应用幂级数和函数的性质证明: y(χ)=2+[*],χ∈(-∞,+∞) [*] 即y(χ)满足微分方程y〞-y=-1. (Ⅲ)y〞-y=0的特征方程r2-1=0的特征根为r=±1,于是对应齐次方程的通解为Y=C1eχ+C2e-χ,又特解为y*=-1,故y〞-y=-1的通解为y=C1eχ+C2e-χ+1. 又幂级数的和函数y(χ)满足y〞(χ)-y(χ)=-1,且y(0)=2,y′=(0)=0,则y(χ)即为微分方程y〞-y=-1满足初值条件y|χ=0=2,y′|χ=0=0的特解, 即[*]则C1=C2=[*]. 所以和函数y(χ)=[*]+1.

解析
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