求微分方程y"一3y’一4y=(10x一7)e一x+34sinx的通解.

admin2016-12-16  34

问题 求微分方程y"一3y’一4y=(10x一7)e一x+34sinx的通解.

选项

答案设y1*(x)与y2*(x)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)=y1*(x)+y2*(x) 是方程 y"+p(x) y’+q(x) y=f1(x)+f2(x)的特解. 解齐次方程y"一3y’一4y=0的特征方程为 λ2一3λ一4=0, 由此求得特征根λ1=4,λ2=一1.对应齐次方程的通解为 y=C1e4x+Ce一x. 则f1(x)=(10x一7)e一x的特解形式为 y1*=x(A+Bx)e一x=(Ax+Bx2)e一x ,f2(x)=34sinx的特解形式为 y2=Csinx+Dcosx. 于是由叠加原理知,非齐次方程的特解为 y*=y1*+y2*=(Ax+Bx2)e一x+Csinx+Dcosx, 则 (y*)’=(A+2Bx一Ax一Bx2)e一x+Ccosx一Dsinx, (y*)"=(2B一2A一4Bx+Ax+Bx2)e一x一Ccosx一Dsinx, 代入原方程,求得A=1,B=一1,C=一5,D=3,从而 y*=x(1一x)e一x一5sinx+3cosx. 于是原方程的通解为 y=Y+y*=C1A4x+(C2+x一x2)e一x一5 sinx+3cosx.

解析 利用二阶非齐次线性方程解的叠加原理求之.
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