问题 问答题

设y=y(x)是区间(-π,π)内过

的光滑曲线,当-π<x<0时,曲线上任一点处的法线都过原点;当0≤x<π时,函数满足y"+y+x=0.求y(x)的表达式.

答案

参考答案:[详解] 由题意知,当-π<x<0时,

,即ydy=-xdx,可得
y2=-x2+C.
由初始条件

,得C=π2,所以


当0≤x<π时,y*+y+x=0,
y"+y=0的通解为y"=C1cosx+C2sinx,
令y"+y+x=0的特解为y1=ax+b,
则有0+ax+b+x=0,得a=-1,b=0,故y1=-x,
因而y"+y+x=0的通解为y=C1cosx+C2sinx-x,
由于y=y(x)是(-π,π)内的光滑曲线,故y在x=0处连续,
于是由y(0-)=π,y(0+)=C1,故C1=π时,y=y(x)在x=0处连续.
又当-π<x<0时,有2x+2yy’=0得


当0≤x<π时,有y’=-C1sinx+C2cosx-1得y’+(0)=C2-1.
由y’+(0)=y’-(0),C2-1=0,即C2=1
故y=y(x)的表达式为

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