微分方程y″-y=ex+1的一个特解应具有形式(式中a、b为常数)(  )

微分方程y″-y=ex+1的一个特解应具有形式(式中a、b为常数)(  )
A.aex+b
B.axex+b
C.aex+bx
D.axex+bx
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岳阳反扒 幼苗

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解题思路:利用微分方程解的结构,可以直接写出特解的形式.也可以对四个选项逐一进行验证,即:将四个选项逐一代入y″-y,判断:是否存在适当的参数a、b,使得其结果为 ex+1.

【解法1】逐一进行验证.
因为 (aex+b)″-(aex+b)=aex-(aex+b)=-b,故排除A.
因为 (axex+b)′=axex+aex,(axex+b)″=axex+2aex,所以 (axex+aex)″-(axex+b)=(axex+2aex)-(axex+b)=2aex-b,选取a=
1
2,b=-1即可.故正确选项为 B.
因为 (aex+bx)′=aex+b,(aex+bx)″=aex,所以 (aex+bx)″-(aex+bx)=aex-(aex+bx)=-bx,故排除C.
因为 (axex+bx)′=axex+aex+b,(axex+bx)″=axex+2aex,所以,(axex+bx)″-(axex+bx)=(axex+2aex)-(axex+bx)=2aex-bx,故排除D.
故选:B.
【解法2】利用微分方程的解的结构.
微分的性质可知,若 y1=y1(x) 为微分方程 y″-y=ex 的特解,y2=y2(x) 为微分方程 y″-y=1 的特解,则 y=y1(x)+y2(x) 为 y″-y=ex+1 的特解.
齐次方程 y″-y=0 的特征方程为 λ2-1=0,特征根为 1,-1.
对于微分方程 y″-y=ex,由于 λ=1 是特征方程 λ2-1=0的单根,故其一个特解 y1(x) 具有 y1(x)=axex的形式.
对于微分方程 y″-y=1,由于 λ=0 不是特征方程 λ2-1=0的根,故其一个特解 y2(x) 具有 y2(x)=b的形式.
综上,题中微分方程的一个特解具有 y=y1(x)+y2(x)=axex+b的形式.
故选:B.

点评:
本题考点: 微分方程的解的结构;微分方程的显式解、隐式解、通解和特解.

考点点评: 本题主要考察了微分方程解的概念、解的结构、特解的待定系数法.对于这类题目,可以逐一进行验证.也可以运用相应知识,直接进行计算,节省做题时间.

1年前

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