题目
已知微分方程y^2+py^1+1y= f(x)有三个特解y^2+py^1+1y= f(x)则下列方程哪个不能表示该微分方程的通解 A、 y^2+py^1+1y= f(x)B、y^2+py^1+1y= f(x)C 、y^2+py^1+1y= f(x)D 、y^2+py^1+1y= f(x)
已知微分方程
有三个特解
则下列方程哪个不能表示该微分方程的通解
A、 
B、
C 、
D 、
题目解答
答案
答案:选B
∵已知
是二阶非齐次微分方程微分方程
三个特解
∴
均是该非齐次方程对应的齐次微分方程
的解
∵齐次微分方程
是二阶的
∴齐次微分方程的同解为
(其中
为线性无关的解)
∴微分方程
的通解为

令
,
微分方程的通解为
;故,A选项是通解
令
,
微分方程的通解为
;故,C选项也是通解
令
,
微分方程的通解为
;故,D选项也是通解
B选项
只是该微分方程的一个特解,非通解
解析
步骤 1:确定齐次方程的解
已知微分方程${x}^{m}+p{y}^{m}+qy=f(x)$有三个特解$y=x$,${y}_{2}={e}^{x}$,${y}_{3}={e}^{2x}$。根据线性微分方程的性质,如果$y_1$和$y_2$是微分方程的两个解,那么$y_1-y_2$是对应的齐次方程的解。因此,$y_1-y_2$,$y_1-y_3$,$y_2-y_3$都是齐次方程${x}^{m}+p{y}^{m}+qy=0$的解。
步骤 2:确定齐次方程的通解
由于齐次方程是二阶的,其通解形式为$y=C_1y_1+C_2y_2$,其中$y_1$和$y_2$是线性无关的解。因此,我们可以选择$y_1-y_2$和$y_2-y_3$作为齐次方程的两个线性无关解,从而得到齐次方程的通解为$y=C_1(y_1-y_2)+C_2(y_2-y_3)$。
步骤 3:确定非齐次方程的通解
非齐次方程的通解形式为$y=C_1y_1+C_2y_2+y^*$,其中$y^*$是非齐次方程的一个特解。由于$y=x$是原方程的一个特解,因此非齐次方程的通解可以表示为$y=C_1(y_1-y_2)+C_2(y_2-y_3)+x$。
步骤 4:验证选项
A选项:$y=C_1(x-e^{2x})+C_2(e^x-e^{2x})+x$,符合通解形式。
B选项:$y=C_1e^x+C_2e^{2x}+x$,只包含$e^x$和$e^{2x}$,缺少$x$的线性组合,因此不是通解。
C选项:$y=C_1(x-e^x)+C_2(e^{2x}-e^x)+x$,符合通解形式。
D选项:$y=C_1(e^x-x)+C_2(e^{2x}-x)+x$,符合通解形式。
已知微分方程${x}^{m}+p{y}^{m}+qy=f(x)$有三个特解$y=x$,${y}_{2}={e}^{x}$,${y}_{3}={e}^{2x}$。根据线性微分方程的性质,如果$y_1$和$y_2$是微分方程的两个解,那么$y_1-y_2$是对应的齐次方程的解。因此,$y_1-y_2$,$y_1-y_3$,$y_2-y_3$都是齐次方程${x}^{m}+p{y}^{m}+qy=0$的解。
步骤 2:确定齐次方程的通解
由于齐次方程是二阶的,其通解形式为$y=C_1y_1+C_2y_2$,其中$y_1$和$y_2$是线性无关的解。因此,我们可以选择$y_1-y_2$和$y_2-y_3$作为齐次方程的两个线性无关解,从而得到齐次方程的通解为$y=C_1(y_1-y_2)+C_2(y_2-y_3)$。
步骤 3:确定非齐次方程的通解
非齐次方程的通解形式为$y=C_1y_1+C_2y_2+y^*$,其中$y^*$是非齐次方程的一个特解。由于$y=x$是原方程的一个特解,因此非齐次方程的通解可以表示为$y=C_1(y_1-y_2)+C_2(y_2-y_3)+x$。
步骤 4:验证选项
A选项:$y=C_1(x-e^{2x})+C_2(e^x-e^{2x})+x$,符合通解形式。
B选项:$y=C_1e^x+C_2e^{2x}+x$,只包含$e^x$和$e^{2x}$,缺少$x$的线性组合,因此不是通解。
C选项:$y=C_1(x-e^x)+C_2(e^{2x}-e^x)+x$,符合通解形式。
D选项:$y=C_1(e^x-x)+C_2(e^{2x}-x)+x$,符合通解形式。