47.(判断题,2.0分) 方程y^primeprime=y^prime+x的通解为 y=C_(1)e^x-x^2-x+C_(2)。()。A. 对B. 错
A. 对
B. 错
题目解答
答案
解析
本题考查二阶常系数非齐次线性微分方程的通解求解。解题思路是先求出对应的齐次方程的通解,再求出非齐次方程的一个特解,最后将两者相加得到通解,然后与题目所给通解进行对比。
-
求对应的齐次方程 $y^{\prime\prime}-y^{\prime}=0$ 的通解:
特征方程为 $r^{2}-r = 0$,因式分解得 $r(r - 1)=0$,解得 $r_{1}=0$,$r_{2}=1$。
所以齐次方程的通解为 $y_{h}=C_{1}e^{0x}+C_{2}e^{1x}=C_{1}+C_{2}e^{x}$。 -
求非齐次方程 $y^{\prime\prime}-y^{\prime}=x$ 的一个特解:
由于非齐次项是一次多项式,设特解为 $y_{p}=Ax + Bx^{2}$(这里设特解形式是为了方便后续求导和代入方程)。
对 $y_{p}$ 求一阶导数 $y_{p}^{\prime}=A + 2Bx$,二阶导数 $y_{p}^{\prime\prime}=2B$。
将 $y_{p}^{\prime\prime}$ 和 $y_{p}^{\prime}$ 代入原方程 $y^{\prime\prime}-y^{\prime}=x$ 得:
$2B-(A + 2Bx)=x$,即 $2B - A-2Bx=x$。
比较等式两边同类项系数:
对于 $x$ 的系数:$-2B = 1$,解得 $B =-\frac{1}{2}$。
对于常数项:$2B - A = 0$,将 $B =-\frac{1}{2}$ 代入得 $2\times(-\frac{1}{2})-A = 0$,解得 $A = - 1$。
所以特解为 $y_{p}=-x-\frac{1}{2}x^{2}$。 -
求原方程的通解:
原方程的通解为 $y = y_{h}+y_{p}=C_{1}+C_{2}e^{x}-x-\frac{1}{2}x^{2}$。
与题目所给通解 $y=C_{1}e^{x}-x^{2}-x+C_{2}$ 对比,发现题目所给通解中 $x^{2}$ 的系数错误。