题目
设二阶非齐次线性方程 y'' + P(x)y' + Q(x)y = f(x) 有三个线性无关的解 y_1, y_2, y_3,C_1, C_2 为任意常数,则该非齐次线性方程的通解为:__________。A. C_1y_1 + C_2y_2 + y_3B. C_1y_1 + C_2y_2 - (C_1 + C_2)y_3C. C_1y_1 + C_2y_2 - (1 - C_1 - C_2)y_3D. C_1y_1 + C_2y_2 + (1 - C_1 - C_2)y_3
设二阶非齐次线性方程 $y'' + P(x)y' + Q(x)y = f(x)$ 有三个线性无关的解 $y_1, y_2, y_3$,$C_1, C_2$ 为任意常数,则该非齐次线性方程的通解为:__________。
A. $C_1y_1 + C_2y_2 + y_3$
B. $C_1y_1 + C_2y_2 - (C_1 + C_2)y_3$
C. $C_1y_1 + C_2y_2 - (1 - C_1 - C_2)y_3$
D. $C_1y_1 + C_2y_2 + (1 - C_1 - C_2)y_3$
题目解答
答案
D. $C_1y_1 + C_2y_2 + (1 - C_1 - C_2)y_3$
解析
步骤 1:构造齐次方程的解
已知 $y_1, y_2, y_3$ 是非齐次方程的三个线性无关解,构造齐次方程的解为 $y_1 - y_3$ 和 $y_2 - y_3$。这是因为如果 $y_1$ 和 $y_3$ 都是原方程的解,那么 $y_1 - y_3$ 就是对应的齐次方程的解,同理 $y_2 - y_3$ 也是齐次方程的解。
步骤 2:齐次方程的通解
齐次方程的通解为:\[ C_1(y_1 - y_3) + C_2(y_2 - y_3) = C_1y_1 + C_2y_2 - (C_1 + C_2)y_3 \]
步骤 3:非齐次方程的通解
加上非齐次方程的特解 $y_3$,得非齐次方程的通解:\[ C_1y_1 + C_2y_2 + (1 - C_1 - C_2)y_3 \]
这是因为 $C_1 + C_2$ 可以被重新定义为一个新的常数,使得 $1 - C_1 - C_2$ 也成为一个常数,从而满足通解的形式。
已知 $y_1, y_2, y_3$ 是非齐次方程的三个线性无关解,构造齐次方程的解为 $y_1 - y_3$ 和 $y_2 - y_3$。这是因为如果 $y_1$ 和 $y_3$ 都是原方程的解,那么 $y_1 - y_3$ 就是对应的齐次方程的解,同理 $y_2 - y_3$ 也是齐次方程的解。
步骤 2:齐次方程的通解
齐次方程的通解为:\[ C_1(y_1 - y_3) + C_2(y_2 - y_3) = C_1y_1 + C_2y_2 - (C_1 + C_2)y_3 \]
步骤 3:非齐次方程的通解
加上非齐次方程的特解 $y_3$,得非齐次方程的通解:\[ C_1y_1 + C_2y_2 + (1 - C_1 - C_2)y_3 \]
这是因为 $C_1 + C_2$ 可以被重新定义为一个新的常数,使得 $1 - C_1 - C_2$ 也成为一个常数,从而满足通解的形式。