设二阶常系数线性微分方程y"+ay’+βy=γex的一个特解为y=e2x+(1+x)ex,试确定常数α,β,γ,并求该方程的通解。

admin2022-10-13  49

问题 设二阶常系数线性微分方程y"+ay’+βy=γex的一个特解为y=e2x+(1+x)ex,试确定常数α,β,γ,并求该方程的通解。

选项

答案解法一 由题设特解知原方程的特征根为1和2,所以特征方程为 (r-1)(r-2)=0 即r2-3r+2=0 于是α=-3,β=2 为确定γ,只需将y1=xex代入方程 (x+2)ex-3(x+1)ex+2xex=γex,解得γ=-1 从而原方程的通解为y=C1ex+C2e2x+xex 解法二 将y=e2x+(1+x)ex代入原方程得 (4+2α+β)e2x+(3+2α+β)ex+(1+α+β)xex=γex 比较同类项的系数,有 [*] 解方程组得α=-3,β=2,γ=-1 即原方程为y”-3y’+2y=-ex,它对应的齐次方程的特征方程为r2-3r+2=0,解之得特征根r1=1,r2=2,故齐次方程的通解为 Y=C1ex+C2e2x 由题设特解知,原方程的通解为 y=C1ex+C2e2x+[e2x+(1+x)e2x] 即y=C3ex+C4e2x+xex

解析
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