题目
微分方程 '+2y'+5y=(e)^-xsin 2x 具有形如 ^-x(Asin 2x+Bcos 2x) 的特解。 ()A.对B.错

- A.对
- B.错
题目解答
答案
A. 对
解析
考查要点:本题主要考查二阶线性非齐次微分方程特解形式的判断,需要结合待定系数法的应用条件进行分析。
解题核心思路:
- 确定齐次方程的特征根,判断非齐次项的形式是否与齐次解重复。
- 若非齐次项中的指数因子和三角函数的组合不与特征根匹配,则特解形式可直接采用与非齐次项相同的形式;若匹配,则需乘以$x$的幂次。
破题关键点:
- 齐次方程的特征根为$-1 \pm 4i$,对应齐次解为$e^{-x}(C_1 \cos 4x + C_2 \sin 4x)$。
- 非齐次项$e^{-x} \sin 2x$中的指数因子$e^{-x}$和三角函数$\sin 2x$的组合对应的“特征根”为$-1 + 2i$,与齐次方程的特征根$-1 \pm 4i$不重复,因此特解形式无需调整。
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求齐次方程的特征根
对应齐次方程为$y'' + 2y' + 5y = 0$,特征方程为:
$r^2 + 2r + 5 = 0$
解得根为:
$r = \frac{-2 \pm \sqrt{(-2)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 5}}{2} = -1 \pm 4i$
因此,齐次解为:
$y_h = e^{-x}(C_1 \cos 4x + C_2 \sin 4x)$ -
分析非齐次项形式
非齐次项为$e^{-x} \sin 2x$,可视为$e^{\alpha x} \sin \beta x$的形式,其中$\alpha = -1$,$\beta = 2$。
根据待定系数法,若$\alpha + i\beta$(即$-1 + 2i$)不是齐次方程的特征根,则特解形式可直接设为:
$y_p = e^{-x}(A \sin 2x + B \cos 2x)$ -
验证匹配性
齐次方程的特征根为$-1 \pm 4i$,与非齐次项对应的$-1 \pm 2i$不重复,因此无需调整特解形式。
结论:题目中给出的特解形式正确,答案为A. 对。