题目
求指导本题解题过程,谢谢您!10.二阶常系数线性微分方程 ^n+y=0 的通解是 ()-|||-A. =Csin x 1+ B. =Ccos x-|||-C. =(C)_(1)sin x+(C)_(2)cos x D. =Csin x+cos x
求指导本题解题过程,谢谢您!

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查二阶常系数齐次线性微分方程的通解求解方法,特别是特征方程为复数根的情况。
解题核心思路:
- 写出对应的特征方程,将微分方程中的导数项替换为对应的幂次。
- 求解特征方程的根,根据根的不同情况选择通解形式。
- 复数根的处理:当特征方程有一对共轭复根 $a \pm bi$ 时,通解形式为 $e^{at}(C_1 \cos(bt) + C_2 \sin(bt))$。本题中 $a=0$,因此通解简化为 $C_1 \cos x + C_2 \sin x$。
破题关键点:
- 识别特征方程的根为纯虚数,从而确定通解中的三角函数形式。
- 区分选项中系数的完整性,确保通解包含两个独立的任意常数 $C_1$ 和 $C_2$。
步骤1:写出特征方程
将微分方程 $y'' + y = 0$ 中的 $y''$ 替换为 $r^2$,得到特征方程:
$r^2 + 1 = 0$
步骤2:求解特征方程
解方程 $r^2 + 1 = 0$,得:
$r = \pm i$
即特征根为一对共轭复根 $0 \pm 1i$。
步骤3:构造通解
根据复数根的通解公式,当特征根为 $a \pm bi$ 时,通解为:
$y = e^{at}(C_1 \cos(bt) + C_2 \sin(bt))$
本题中 $a=0$,$b=1$,因此通解简化为:
$y = C_1 \cos x + C_2 \sin x$
步骤4:匹配选项
选项中只有 C 包含两个独立的任意常数 $C_1$ 和 $C_2$,且形式正确。其他选项均不符合通解的要求。