题目
若微分方程 y'' + py' + qy = 0 (p, q ( 均为实常数)) 的系数满足 m^2 + pm + q = 0,则该方程有特解()。A. y = x^m B. y = sin mx C. y = e^mx D. y = e^-mx
若微分方程 $y'' + py' + qy = 0 (p, q \text{ 均为实常数})$ 的系数满足 $m^2 + pm + q = 0$,则该方程有特解()。
A. $ y = x^m $
B. $ y = \sin mx $
C. $ y = e^{mx} $
D. $ y = e^{-mx} $
题目解答
答案
C. $ y = e^{mx} $
解析
步骤 1:理解微分方程的特征方程
微分方程 $y'' + py' + qy = 0$ 的特征方程是 $m^2 + pm + q = 0$。特征方程的根对应微分方程的解。
步骤 2:分析选项A
选项A:$y = x^m$。将 $y = x^m$ 代入微分方程,得到 $x^{m-2} [m(m-1) + p m x + q x^2] = 0$。这需要满足特定条件,不恒成立。
步骤 3:分析选项B
选项B:$y = \sin mx$。将 $y = \sin mx$ 代入微分方程,得到 $\sin mx (-m^2 + q) + p m \cos mx = 0$。这需要 $p = 0$ 且 $q = m^2$,条件限制过严。
步骤 4:分析选项C
选项C:$y = e^{mx}$。将 $y = e^{mx}$ 代入微分方程,得到 $e^{mx} (m^2 + pm + q) = 0$。由于 $m^2 + pm + q = 0$,所以 $e^{mx}$ 是微分方程的解。
步骤 5:分析选项D
选项D:$y = e^{-mx}$。将 $y = e^{-mx}$ 代入微分方程,得到 $e^{-mx} (m^2 - pm + q) = 0$。这与原条件不符,除非 $p = 0$。
微分方程 $y'' + py' + qy = 0$ 的特征方程是 $m^2 + pm + q = 0$。特征方程的根对应微分方程的解。
步骤 2:分析选项A
选项A:$y = x^m$。将 $y = x^m$ 代入微分方程,得到 $x^{m-2} [m(m-1) + p m x + q x^2] = 0$。这需要满足特定条件,不恒成立。
步骤 3:分析选项B
选项B:$y = \sin mx$。将 $y = \sin mx$ 代入微分方程,得到 $\sin mx (-m^2 + q) + p m \cos mx = 0$。这需要 $p = 0$ 且 $q = m^2$,条件限制过严。
步骤 4:分析选项C
选项C:$y = e^{mx}$。将 $y = e^{mx}$ 代入微分方程,得到 $e^{mx} (m^2 + pm + q) = 0$。由于 $m^2 + pm + q = 0$,所以 $e^{mx}$ 是微分方程的解。
步骤 5:分析选项D
选项D:$y = e^{-mx}$。将 $y = e^{-mx}$ 代入微分方程,得到 $e^{-mx} (m^2 - pm + q) = 0$。这与原条件不符,除非 $p = 0$。