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  3. 求下列微分方程的通解： (I) y”一3y’=2—5x； (Ⅱ)y”+y=cosxcos2x．

求下列微分方程的通解： (I) y”一3y’=2—5x； (Ⅱ)y”+y=cosxcos2x．

admin2017-07-28  48
问题 求下列微分方程的通解：
(I)  y”一3y’=2—5x；    (Ⅱ)y”+y=cosxcos2x．
选项
答案(I)先求相应齐次方程的通解，由于其特征方程为λ2一3λ=λ(λ一3)=0，所以通解为 [*]=C1+C2e3x． 再求非齐次方程的特解，由于其自由项为一次多项式，而且0是特征方程的单根，所以特解应具形式y*(x)=x(Ax+B)，代入原方程，得 [y*(x)]”一3[y*(x)]’=2A一3(2Ax+B)=一6Ax+2A一3B=2—6x． 比较方程两端的系数，得[*]解得A=1，B=0，即特解为y*(x)=x2．从而，原方程的通解为y(x)=x2+C1+C2e3x，其中C1，C2为任意常数． (Ⅱ)由于cosxcos2x=[*]．根据线性微分方程的叠加原理，可以分别求出y”+y=[*]的特解y1*(x)与y2*(x)，相加就是原方程的特解． 由于相应齐次方程的特征方程为λ2+1=0，特征根为±i，所以其通解应为C1cosx+C2sinx；同时[*]的特解应具有形式：y1*(x)=Axcosx+Bxsinx，代入原方程，可求得A=0，[*]即[*] 另外，由于3i不是特征根，所以另一方程的特解应具有形式y2*(x)=Ccos3x+Dsin3x，代入原方程，可得[*]D=0．这样，即得所解方程的通解为 y(x)=[*]+C1cosx+C2sinx，其中C1，C2为任意常数．
解析
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考研数学一

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