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数学
题目

47.(判断题,2.0分) 方程y^primeprime=y^prime+x的通解为 y=C_(1)e^x-x^2-x+C_(2)。()。A. 对B. 错

47.(判断题,2.0分) 方程$y^{\prime\prime}=y^{\prime}+x$的通解为 $y=C_{1}e^{x}-x^{2}-x+C_{2}$。()。

A. 对

B. 错

题目解答

答案

B. 错

解析

本题考查二阶常系数非齐次线性微分方程的通解求解。解题思路是先求出对应的齐次方程的通解,再求出非齐次方程的一个特解,最后将两者相加得到通解,然后与题目所给通解进行对比。

  1. 求对应的齐次方程 $y^{\prime\prime}-y^{\prime}=0$ 的通解:
    特征方程为 $r^{2}-r = 0$,因式分解得 $r(r - 1)=0$,解得 $r_{1}=0$,$r_{2}=1$。
    所以齐次方程的通解为 $y_{h}=C_{1}e^{0x}+C_{2}e^{1x}=C_{1}+C_{2}e^{x}$。

  2. 求非齐次方程 $y^{\prime\prime}-y^{\prime}=x$ 的一个特解:
    由于非齐次项是一次多项式,设特解为 $y_{p}=Ax + Bx^{2}$(这里设特解形式是为了方便后续求导和代入方程)。
    对 $y_{p}$ 求一阶导数 $y_{p}^{\prime}=A + 2Bx$,二阶导数 $y_{p}^{\prime\prime}=2B$。
    将 $y_{p}^{\prime\prime}$ 和 $y_{p}^{\prime}$ 代入原方程 $y^{\prime\prime}-y^{\prime}=x$ 得:
    $2B-(A + 2Bx)=x$,即 $2B - A-2Bx=x$。
    比较等式两边同类项系数:
    对于 $x$ 的系数:$-2B = 1$,解得 $B =-\frac{1}{2}$。
    对于常数项:$2B - A = 0$,将 $B =-\frac{1}{2}$ 代入得 $2\times(-\frac{1}{2})-A = 0$,解得 $A = - 1$。
    所以特解为 $y_{p}=-x-\frac{1}{2}x^{2}$。

  3. 求原方程的通解:
    原方程的通解为 $y = y_{h}+y_{p}=C_{1}+C_{2}e^{x}-x-\frac{1}{2}x^{2}$。
    与题目所给通解 $y=C_{1}e^{x}-x^{2}-x+C_{2}$ 对比,发现题目所给通解中 $x^{2}$ 的系数错误。

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