题目
(单选题,2.0分) ()-|||-微分方程 '=(e)^2x-y 满足初始条件 y(0)=0 的特解为-|||-A .=ln (1-(e)^2x)-ln 2-|||-B .=ln (1-(e)^2x)+ln 2-|||-C =ln (1+(e)^2x)-ln 2-|||-D . =ln (1+(e)^2x)+ln 2
题目解答
答案
最佳答案
解析
考查要点:本题主要考查可分离变量微分方程的解法,以及利用初始条件确定特解的能力。
解题核心思路:
- 变量分离:将微分方程改写为关于$y$和$x$的分离形式,分别对两边积分。
- 积分求通解:对分离后的方程两边积分,得到通解表达式。
- 代入初始条件:利用$y(0)=0$确定积分常数,得到特解。
- 化简表达式:通过代数变形和对数性质,将结果与选项匹配。
破题关键点:
- 正确分离变量,将方程转化为$e^y dy = e^{2x} dx$。
- 积分时注意系数,尤其是$\int e^{2x} dx$的系数$\frac{1}{2}$。
- 代入初始条件时,注意指数函数和对数函数的对应关系。
步骤1:变量分离
原方程$y' = e^{2x - y}$可改写为:
$\frac{dy}{dx} = \frac{e^{2x}}{e^y} \quad \Rightarrow \quad e^y dy = e^{2x} dx.$
步骤2:积分求通解
对两边分别积分:
$\int e^y dy = \int e^{2x} dx \quad \Rightarrow \quad e^y = \frac{1}{2}e^{2x} + C.$
步骤3:代入初始条件
当$x=0$时,$y=0$,代入得:
$e^0 = \frac{1}{2}e^0 + C \quad \Rightarrow \quad 1 = \frac{1}{2} + C \quad \Rightarrow \quad C = \frac{1}{2}.$
步骤4:化简特解
将$C$代入通解:
$e^y = \frac{1}{2}e^{2x} + \frac{1}{2} = \frac{1}{2}(e^{2x} + 1).$
取自然对数得:
$y = \ln\left(\frac{1}{2}(e^{2x} + 1)\right) = \ln(e^{2x} + 1) - \ln 2.$
选项匹配:
最终结果为选项C:$y = \ln(1 + e^{2x}) - \ln 2$。