设二阶常系数线性微分方程y″+αy′+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.
人气:358 ℃ 时间:2020-03-30 22:53:38
解答
由:y=e
2x+(1+x)e
x得:
y′=2e
2x+(2+x)e
x,
y″=4e
2x+(3+x)e
x,
将y,y′,y″代入原微分方程,整理可得:
(4+2α+β)e
2x +(1+α+β)xe
x+(3+2α+β-γ)e
x=0,①
因为:y=e
2x+(1+x)e
x是方程的一个特解,
所以对于任意有定义的x,①式恒成立,
所以有:
| 4+2α+β=0 | 1+α+β=0 | 3+2α+β−γ=0 |
| |
.
解得:α=-3,β=2,γ=-1,
故原微分方程的具体表达式为:
y″-3y′+2y=-e
x,
其对应齐次方程的特征方程为:
λ
2-3λ+2=0,
求得特征值为:λ
1=1,λ
2=2,
对应齐次方程的通解为:
=
C1ex+C2e2x,
又因为:非齐次项为-e
x,且λ=1为特征根,
所以:可设原微分方程的特解为 y
*=Axe
x,
代入原微分方程可得:A=1,
所以:y
*=xe
x,
由线性微分方程解的结构定理得原方程的通解为:
y=
+y
*=
C1ex+C2e2x+xe
x.
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