问题
问答题
设u=f(r),
,其中f是二阶可微函数,且
(1)试将
改为常微分方程;
(2)试求f(r).
答案
参考答案:[详解] (1)[*]
同理 [*]
故 [*]
(2)由[*]及分母的极限为0知,f(1)=1,于是
[*]
对于方程[*]=0,令P=f’(r),P’=f"(r),可化为[*],求得[*]并由f’(1)=1,得C1=1,故[*]从而[*]再由f(1)=1,得C2=2.
故 [*]
解析:
[分析]: 先求出三个二阶偏导数再代入已知等式中即可得微分方程.
注意[*],相当于已知条件f(1)=1,f’(1)=1,由此可确定f(r)的表达式.
[评注] ①本题综合考查了极限、导数、偏导数以及微分方程的求解等多个重要知识点.在求偏导数时,应注意利用对称性类推得到结果,从而可简化相关的计算过程.
②微分方程[*]也可改写为rf"(r)+f’(r)+f’(r)=0.
即(rf’(r))’+f’(r)=0,积分得rf’(r)+f(r)=C1,且由f(1)=1,
f’(1)=1得C1=2,即
rf’(r)+f(r)=2.
进而有(rf(r))’=2,积分得rf(r)=2r+C2.又由f(1)=1得C2=-1,故[*]