问题 问答题

求微分方程
y"-3y’-4y=(10x-7)e-x+34sinx的通解.

答案

参考答案:齐次方程y"-3y’-4y=0的特征方程为
λ2-3λ-4=0,
由此求得特征根λ1=4,λ2=-1.对应齐次方程的通解为
Y=C1e4x+C2e-x
则f1(x)=(10x-7)e-x的特解形式为

=x(A+Bx)e-x=(Ax+Bx2)e-x
f2(x)=34sinx的特解形式为

=Csinx+Dcosx.
于是由叠加原理知,非齐次方程的特解为

=(Ax+Bx2)e-x+Csinx+Dcosx,
则(y*)’=(A+2Bx-Ax-Bx2)e-x+Ccosx-Dsinx,
(y*)"=(2B-2A-4Bx+Ax+Bx2)e-x-Ccosx-Dsinx,
代入原方程,求得A=1,B=-1,C=-5,D=3,从而
y*=x(1-x)e-x-5sinx+3cosx.
于是原方程的通解为
y=y+y*=C1A4x+(C2+x-x2)e-x-5sinx+3cosx.

解析: 利用二阶非齐次线性方程解的叠加原理求之.

分别是方程
y"+p(x)y’+q(x)y=f1(x)
与y"+p(x)y’+q(x)y=f2(x)的特解,则
y*(x)=

是方程
y"+p(x)y’+q(x)y=f1(x)+f2(x)的特解.

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