题目
微分方程 y'' - 4y' + 4y = 0 的通解是()A. y = (C_1 + C_2x)e^2xB. y = (C_1 + C_2x)e^-2xC. y = C_1e^x + C_2e^2xD. y = C_1 + C_2xe^2x
微分方程 $y'' - 4y' + 4y = 0$ 的通解是()
A. $y = (C_1 + C_2x)e^{2x}$
B. $y = (C_1 + C_2x)e^{-2x}$
C. $y = C_1e^x + C_2e^{2x}$
D. $y = C_1 + C_2xe^{2x}$
题目解答
答案
A. $y = (C_1 + C_2x)e^{2x}$
解析
考查要点:本题主要考查二阶常系数齐次微分方程的解法,特别是特征方程有重根时的通解形式。
解题核心思路:
- 写出特征方程:将微分方程中的导数项替换为对应的特征变量$r$,得到二次方程$r^2 - 4r + 4 = 0$。
- 求解特征根:通过判别式判断根的性质,本题中判别式为$0$,得到二重根$r=2$。
- 构造通解:当特征方程有重根时,通解形式为$y = (C_1 + C_2 x)e^{rx}$,代入$r=2$即可得到答案。
破题关键点:
- 正确识别特征方程的根,尤其是重根的情况。
- 记忆重根对应的通解形式,避免混淆不同根情况下的解结构。
步骤1:写出特征方程
将微分方程$y'' - 4y' + 4y = 0$中的$y''$、$y'$、$y$分别替换为$r^2$、$r$、$1$,得到特征方程:
$r^2 - 4r + 4 = 0$
步骤2:求解特征根
解方程$r^2 - 4r + 4 = 0$:
- 判别式$\Delta = (-4)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 4 = 0$,说明方程有二重根。
- 根为$r = \frac{4}{2} = 2$,即$r=2$是二重根。
步骤3:构造通解
当特征方程有重根$r$时,通解形式为:
$y = (C_1 + C_2 x)e^{rx}$
代入$r=2$,得通解:
$y = (C_1 + C_2 x)e^{2x}$
对应选项A。