高数,这道题怎么判断?? 20
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求微分方程 y''+y=x+cosx的通解
解:先求齐次方程 y''+y=0的通解。
其次方程的特征方程 r²+1=0的根r₁=-i;r₂=i;
因此齐次方程的通解为:y=C₁cosx+C₂sinx;
为求特解,把原方程拆成两个方程:y''+y=x........①; y''+y=cosx.........②
那么这两个方程的特解的和就是原方程的特解。
①的特解可直接判断为:y*₁=x;【∵y₁*'=1, y₁*''=0, 代入①式左边=0+x=x=右边】
②的特解用待定系数法:设其特解 y₂*=x(acosx+bsinx);【此处解的结构的选取要看教材】
y₂*'=acosx+bsinx+x(-asinx+bcosx)=(a+bx)cosx+(b-ax)sinx;
y₂*''=bcosx-(a+bx)sinx-asinx+(b-ax)cosx=(2b-ax)cosx-(2a+bx)sinx;
代入②式得:(2b-ax)cosx-(2a+bx)sinx+x(acosx+bsinx)=cosx;
化简得:2bcosx-2asinx=cosx;
由对应项系数相等得:2b=1,故b=1/2;-2a=0,故a=0;
于是得②的特解为:y₂*=(1/2)xsinx;
故原方程的特解为:y*=y₁*+y₂*=x+(1/2)xsinx;
那么原方程的通解为:y=C₁cosx+C₂sinx+x+(1/2)xsinx;
解:先求齐次方程 y''+y=0的通解。
其次方程的特征方程 r²+1=0的根r₁=-i;r₂=i;
因此齐次方程的通解为:y=C₁cosx+C₂sinx;
为求特解,把原方程拆成两个方程:y''+y=x........①; y''+y=cosx.........②
那么这两个方程的特解的和就是原方程的特解。
①的特解可直接判断为:y*₁=x;【∵y₁*'=1, y₁*''=0, 代入①式左边=0+x=x=右边】
②的特解用待定系数法:设其特解 y₂*=x(acosx+bsinx);【此处解的结构的选取要看教材】
y₂*'=acosx+bsinx+x(-asinx+bcosx)=(a+bx)cosx+(b-ax)sinx;
y₂*''=bcosx-(a+bx)sinx-asinx+(b-ax)cosx=(2b-ax)cosx-(2a+bx)sinx;
代入②式得:(2b-ax)cosx-(2a+bx)sinx+x(acosx+bsinx)=cosx;
化简得:2bcosx-2asinx=cosx;
由对应项系数相等得:2b=1,故b=1/2;-2a=0,故a=0;
于是得②的特解为:y₂*=(1/2)xsinx;
故原方程的特解为:y*=y₁*+y₂*=x+(1/2)xsinx;
那么原方程的通解为:y=C₁cosx+C₂sinx+x+(1/2)xsinx;
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