题目
微分方程 y''-y=e^x+1 的一个特解应具有形式(式中a、b为常数)()A. ae^x+bB. axe^x+bC. ae^x+bxD. axe^x+bx
微分方程 y''-y=e^x+1 的一个特解应具有形式(式中a、b为常数)()
A. ae^x+b
B. axe^x+b
C. ae^x+bx
D. axe^x+bx
题目解答
答案
B. axe^x+b
解析
考查要点:本题主要考查二阶非齐次线性微分方程特解形式的确定方法,涉及待定系数法的应用。
解题核心思路:
- 判断非齐次项类型:非齐次项为 $e^x + 1$,包含指数项和常数项。
- 分析齐次方程特征根:对应齐次方程 $y'' - y = 0$ 的特征根为 $r = \pm 1$。
- 确定特解形式:
- 对于 $e^x$,因 $r=1$ 是特征根,需将特解形式调整为 $axe^x$。
- 对于常数项 $1$,因 $r=0$ 不是特征根,特解形式为常数 $b$。
- 叠加特解:将两部分特解叠加,得到最终形式。
破题关键:识别非齐次项与齐次解的重复性,并正确调整特解形式中的因子(如乘以 $x$)。
非齐次项 $e^x$ 的特解形式
- 齐次方程特征根:方程 $y'' - y = 0$ 的特征方程为 $r^2 - 1 = 0$,解得 $r = 1$ 或 $r = -1$。
- 非齐次项 $e^x$ 的分析:因 $e^x$ 对应的指数因子 $r=1$ 是特征根,故特解形式需调整为 $y_1 = axe^x$(乘以 $x$)。
非齐次项 $1$ 的特解形式
- 非齐次项 $1$ 的分析:常数项可视为 $e^{0x}$,而 $r=0$ 不是特征根,故特解形式为常数 $y_2 = b$。
特解叠加
将两部分特解叠加,总特解形式为:
$y = axe^x + b$
对应选项:B. $axe^x + b$