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单选题

二阶常系数线性齐次微分方程y"+py'+qy=0的通解为y=C₁e^x+C₂xe^x,求非齐次微分方程y"+py'+qy=x在初始条件y(0)=2,y'(0)=0下的特解,特解形式为多少?

A
xex-x-2
B
xex-x+2
C
-xex+x+2
D
-xex-x+2
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答案:

C

解析:

已知二阶常系数线性齐次微分方程的通解为 $y = C_{1}e^{x} + C_{2}xe^{x}$,根据特征方程的性质,我们知道对应的特征方程的根为 $r_{1} = r_{2} = 1$。由此,我们可以得到特征方程 $(r-1)^{2} = 0$ ,进一步得到 $r^{2} - 2r + 1 = 0$ 。从这个方程中,我们可以得出系数 $p = -2$ 和 $q = 1$ 。因此,非齐次微分方程为 $y'' - 2y’ + y = x$ ,记作①。为了找到该方程的特解,我们假设特解形式为 $y^{*} = ax + b$ ,并将其代入方程①中。通过比较系数,我们可以得到 $a = 1$ 和 $b = 2$ 。因此,方程①的通解为 $y = C_{1}e^{x} + C_{2}xe^{x} + x + 2$ 。利用给定的初始条件 $y(0) = 2$ 和 $y’(0) = 0$ ,我们可以得到 $C_{1} = 0$ 和 $C_{2} = -1$ 。代入特解形式,我们得到 $y = -xe^{x} + x + 2$ ,与选项C相符。

创作类型:
原创

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