问题 填空题

方程y"+y’-2y=(6x+2)ex满足y(0)=3,y’(0)=0的特解y*=______.

答案

参考答案:(x2+6)ex-3e2x

解析: 题设二阶常系数线性微分方程的特征方程是λ2+λ-2=0,特征根是λ1=1与λ2=-2.从而对应的齐次线性微分方程有线性无关的两个特解ex与e-2x,且对应于方程非齐次项f(x)=(6x+2)ex,可考虑非齐次微分方程具有形状为y*=x(Ax+B)ex=(Ax2+Bx)ex的特解.
把y*=(Ax2+Bx)ex,(y*)’=(Ax2+Bx+2Ax+B)ex与(y*)"=(Ax2+bx+4Ax+2B+2A)ex代入方程可得
(y*)"+(y*)’-2y*=[3(2Ax+B)+2A]ex

(6x+2)ex
可确定常数A=1,B=0,故非齐次方程具有特解y*=x2ex
按通解结构定理,应设通解为y=C1ex+C2e2x+x2ex,其中C1与C2是两个任意常数.利用初值y(0)=3和y’(0)=0可得


解之即得C1=6,C2=-3.故所求特解y*=(x2+6)ex-3e2x

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