题目
对于微分方程y''+3y'+2y=e^-x,利用待定系数法求其特解y^*时,应设其特解y^*=()A. Axe^-xB. Ae^-xC. (Ax+B)e^-xD. Ax^2e^-x
对于微分方程$y''+3y'+2y=e^{-x}$,利用待定系数法求其特解$y^*$时,应设其特解$y^*=$()
A. $Axe^{-x}$
B. $Ae^{-x}$
C. $(Ax+B)e^{-x}$
D. $Ax^2e^{-x}$
题目解答
答案
A. $Axe^{-x}$
解析
本题考查二阶常系数非齐次线性微分方程特解的待定系数法,关键是先确定非齐次项形式及对应特征根,再根据规则设特解形式。
步骤1:求对应齐次方程的特征根
原方程为 $y'' + 3y' + 2y = e^{-x}$,其对应齐次方程的特征方程为:
$r^2 + 3r + 2 = 0$
因式分解得:
$(r + 1)(r + 2) = 0$
故特征根为 $r_1 = -1$,$r_2 = -2$(均为单根)。
CoA步骤2:分析非齐次项形式
非齐次项 $f(x) = e^{-x}$,属于 $e^{\lambda x}$ 型,其中 $\lambda = -1$。
步骤3:确定特解形式**
根据待定系数法规则:
- 若 $\lambda$ 不是特征根,则设特解为 $y^* = Ae^{\lambda x}$;
- 若 $\lambda$ 是单特征根,则设特解为 $y^* = Axe^{\lambda x}$;
- 若 $\lambda$ 是重特征根,则设特解为 $y^* = Ax^2e^{\lambda x}$。
此处 $\lambda = -1$ 是特征方程的单根(仅 $r_1 = -1$),故特解形式应为 $y^* = Axe^{-x}$。