题目
1.10 =x(e)^-a(x^2) 是算符 (dfrac ({d)^2}(d{x)^2}-4(a)^2(x)^2) 的本征函数,求其本征值。

题目解答
答案

解析
步骤 1:计算一阶导数
对函数 $y=x{e}^{-ax}$ 求一阶导数,得到 $y' = e^{-ax} - ax{e}^{-ax}$。
步骤 2:计算二阶导数
对一阶导数 $y'$ 求导,得到 $y'' = -2ae^{-ax} + a^2x{e}^{-ax}$。
步骤 3:代入算符
将 $y''$ 和 $4a^2x^2y$ 代入算符 $(\dfrac {{d}^{2}}{d{x}^{2}}-4{a}^{2}{x}^{2})$,得到 $(\dfrac {{d}^{2}}{d{x}^{2}}-4{a}^{2}{x}^{2})y = (-2ae^{-ax} + a^2x{e}^{-ax}) - 4a^2x^2(x{e}^{-ax})$。
步骤 4:化简
化简上式,得到 $(\dfrac {{d}^{2}}{d{x}^{2}}-4{a}^{2}{x}^{2})y = (-2ae^{-ax} + a^2x{e}^{-ax}) - 4a^2x^3{e}^{-ax}$。
步骤 5:提取公因子
提取公因子 $e^{-ax}$,得到 $(\dfrac {{d}^{2}}{d{x}^{2}}-4{a}^{2}{x}^{2})y = e^{-ax}(-2a + a^2x - 4a^2x^3)$。
步骤 6:确定本征值
由于 $y=x{e}^{-ax}$ 是算符 $(\dfrac {{d}^{2}}{d{x}^{2}}-4{a}^{2}{x}^{2})$ 的本征函数,所以 $(\dfrac {{d}^{2}}{d{x}^{2}}-4{a}^{2}{x}^{2})y = \lambda y$,其中 $\lambda$ 是本征值。比较上式和 $y=x{e}^{-ax}$,得到 $\lambda = -2a$。
对函数 $y=x{e}^{-ax}$ 求一阶导数,得到 $y' = e^{-ax} - ax{e}^{-ax}$。
步骤 2:计算二阶导数
对一阶导数 $y'$ 求导,得到 $y'' = -2ae^{-ax} + a^2x{e}^{-ax}$。
步骤 3:代入算符
将 $y''$ 和 $4a^2x^2y$ 代入算符 $(\dfrac {{d}^{2}}{d{x}^{2}}-4{a}^{2}{x}^{2})$,得到 $(\dfrac {{d}^{2}}{d{x}^{2}}-4{a}^{2}{x}^{2})y = (-2ae^{-ax} + a^2x{e}^{-ax}) - 4a^2x^2(x{e}^{-ax})$。
步骤 4:化简
化简上式,得到 $(\dfrac {{d}^{2}}{d{x}^{2}}-4{a}^{2}{x}^{2})y = (-2ae^{-ax} + a^2x{e}^{-ax}) - 4a^2x^3{e}^{-ax}$。
步骤 5:提取公因子
提取公因子 $e^{-ax}$,得到 $(\dfrac {{d}^{2}}{d{x}^{2}}-4{a}^{2}{x}^{2})y = e^{-ax}(-2a + a^2x - 4a^2x^3)$。
步骤 6:确定本征值
由于 $y=x{e}^{-ax}$ 是算符 $(\dfrac {{d}^{2}}{d{x}^{2}}-4{a}^{2}{x}^{2})$ 的本征函数,所以 $(\dfrac {{d}^{2}}{d{x}^{2}}-4{a}^{2}{x}^{2})y = \lambda y$,其中 $\lambda$ 是本征值。比较上式和 $y=x{e}^{-ax}$,得到 $\lambda = -2a$。