已知连续函数f(x)=∫(上限是3x,下限是0)f(t/3)dt+e^2x,求f(x)。
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根据莱布尼兹积分法则(含参积分求导公式)知,
d/dx
∫{0,3x}
f(t/3)dt
=
f(3x/3)
d(3x)/dx
-
f(0/3)
d0
/dx
+
∫{0,3x}
df(t/3)/dx
dt
=
3f(x)。
故对原等式两边同时对x求导可得
3f(x)
+
2e^(2x)
=
f'(x)。
令y
=
f(x),有
y'
-
3y
=
2e^(2x)。
这是一个一阶线性非齐次常微分方程,可用公式求解,其通解为
y
=
e^(-
∫
(-3)
dx)
[
∫
[2e^(2x)
e^(∫(-3)dx)]
dx
+
c]
=
e^(3x)
[
∫
[2e^(2x)
e^(-3x)]
dx
+
c]
=
e^(3x)
[
∫
2e^(-x)
dx
+
c]
=
e^(3x)
[
-
2e^(-x)
dx
+
c]
=
-2e^(2x)+
ce^(3x)
,
其中c为任意常数。
d/dx
∫{0,3x}
f(t/3)dt
=
f(3x/3)
d(3x)/dx
-
f(0/3)
d0
/dx
+
∫{0,3x}
df(t/3)/dx
dt
=
3f(x)。
故对原等式两边同时对x求导可得
3f(x)
+
2e^(2x)
=
f'(x)。
令y
=
f(x),有
y'
-
3y
=
2e^(2x)。
这是一个一阶线性非齐次常微分方程,可用公式求解,其通解为
y
=
e^(-
∫
(-3)
dx)
[
∫
[2e^(2x)
e^(∫(-3)dx)]
dx
+
c]
=
e^(3x)
[
∫
[2e^(2x)
e^(-3x)]
dx
+
c]
=
e^(3x)
[
∫
2e^(-x)
dx
+
c]
=
e^(3x)
[
-
2e^(-x)
dx
+
c]
=
-2e^(2x)+
ce^(3x)
,
其中c为任意常数。
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