题目
微分方程y''-2y'+y=0的通解为______。
微分方程y''-2y'+y=0的通解为______。
题目解答
答案
y=(C1+C2x)ex
解析
考查要点:本题主要考查二阶常系数齐次微分方程的通解求解方法,核心在于特征方程法的应用。
解题思路:
- 写出特征方程:将微分方程中的微分项替换为对应的特征方程形式(如$y'' \rightarrow r^2$,$y' \rightarrow r$)。
- 求解特征根:解二次方程,判断根的性质(实根、复根、重根)。
- 构造通解:根据特征根的不同情况,选择对应的解形式。特别地,当特征方程有重根时,通解形式需包含多项式因子。
破题关键:正确识别特征方程的根为二重实根,并应用对应的通解结构。
步骤1:写出特征方程
原微分方程为 $y'' - 2y' + y = 0$,对应的特征方程为:
$r^2 - 2r + 1 = 0$
步骤2:求解特征根
解方程 $r^2 - 2r + 1 = 0$:
- 判别式 $\Delta = (-2)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 1 = 0$,说明方程有二重实根。
- 根为 $r = \frac{2}{2} = 1$,即特征根为 $r_1 = r_2 = 1$。
步骤3:构造通解
当特征方程有二重实根 $r$ 时,通解形式为:
$y = (C_1 + C_2 x) e^{r x}$
代入 $r = 1$,得通解:
$y = (C_1 + C_2 x) e^{x}$