题目
已知 =x(e)^x+(e)^2x , _(2)=x(e)^x+(e)^-x是二阶常系数非齐次线性微分方程的两个解,则此方程为A =x(e)^x+(e)^2x , _(2)=x(e)^x+(e)^-xB =x(e)^x+(e)^2x , _(2)=x(e)^x+(e)^-xC =x(e)^x+(e)^2x , _(2)=x(e)^x+(e)^-xD =x(e)^x+(e)^2x , _(2)=x(e)^x+(e)^-x
已知
是二阶常系数非齐次线性微分方程的两个解,则此方程为
A 
B 
C 
D 
题目解答
答案
解:
已知
是非齐次微分方程的两个解
因此
和
是齐次方程的两个特解,且
为非齐次方程的一个特解。
齐次方程的特征方程的两个根为2和-1,所以特征方程为
则齐次方程为
设非齐次方程为
将
代入,




所以非齐次方程为
选项ABC错误,故答案为D.
解析
步骤 1:确定齐次方程的特征方程
已知 $y_1 = x{e}^{x} + {e}^{2x}$ 和 $y_2 = x{e}^{x} + {e}^{-x}$ 是二阶常系数非齐次线性微分方程的两个解。因此,$e^{2x}$ 和 $e^{-x}$ 是齐次方程的两个特解,且 $x{e}^{x}$ 是非齐次方程的一个特解。齐次方程的特征方程的两个根为2和-1,所以特征方程为 $(p-2)(p+1) = p^2 - p - 2$。则齐次方程为 $y'' - y' - 2y = 0$。
步骤 2:确定非齐次方程的特解
设非齐次方程为 $y'' - y' - 2y = f(x)$。将 $y_1 = x{e}^{x}$ 代入,得到 $f(x) = (x{e}^{x})'' - (x{e}^{x})' - 2x{e}^{x}$。计算 $f(x)$ 的值:
$f(x) = (e^x + x{e}^{x})' - e^x + x{e}^{x} - 2x{e}^{x}$
$= 2{e}^{x} + x{e}^{x} - e^x - x{e}^{x} - 2x{e}^{x}$
$= {e}^{x} - 2x{e}^{x}$
步骤 3:确定非齐次方程
根据步骤2,非齐次方程为 $y'' - y' - 2y = {e}^{x} - 2x{e}^{x}$。因此,选项D正确。
已知 $y_1 = x{e}^{x} + {e}^{2x}$ 和 $y_2 = x{e}^{x} + {e}^{-x}$ 是二阶常系数非齐次线性微分方程的两个解。因此,$e^{2x}$ 和 $e^{-x}$ 是齐次方程的两个特解,且 $x{e}^{x}$ 是非齐次方程的一个特解。齐次方程的特征方程的两个根为2和-1,所以特征方程为 $(p-2)(p+1) = p^2 - p - 2$。则齐次方程为 $y'' - y' - 2y = 0$。
步骤 2:确定非齐次方程的特解
设非齐次方程为 $y'' - y' - 2y = f(x)$。将 $y_1 = x{e}^{x}$ 代入,得到 $f(x) = (x{e}^{x})'' - (x{e}^{x})' - 2x{e}^{x}$。计算 $f(x)$ 的值:
$f(x) = (e^x + x{e}^{x})' - e^x + x{e}^{x} - 2x{e}^{x}$
$= 2{e}^{x} + x{e}^{x} - e^x - x{e}^{x} - 2x{e}^{x}$
$= {e}^{x} - 2x{e}^{x}$
步骤 3:确定非齐次方程
根据步骤2,非齐次方程为 $y'' - y' - 2y = {e}^{x} - 2x{e}^{x}$。因此,选项D正确。