f''(x)+f(x)=x^2特解怎么设?

如题所述

【求解答案】f(x)=C1cos(x) - C2sin(x) + x^2 - 2

【求解思路】

1、先求f"(x)+f(x)=0的特征方程 r²+1=0 的特征根

2、根据特征方程的特征根是两个不同的根,还是重根,或虚根,写出方程的特解形式,即  Y*=Ax²+Bx+C

3、对特解表达式求二阶导数,并代入f"(x)+f(x)=x²方程中,并比较其对应的系数

4、解由系数组成的方程组,解得系数A、B、C

5、最后求得f"(x)+f(x)=x²方程的通解

【求解过程】

【本题知识点】

1、二阶微分方程。对于一元函数来说,如果在该方程中出现因变量的二阶导数,我们就称为二阶(常)微分方程,其一般形式为F(x,y,y',y'')=0。在有些情况下,可以通过适当的变量代换,把二阶微分方程化成一阶微分方程来求解。

二阶微分方程的一般形式

其中,x是自变量,y是未知函数,y'是y的一阶导数,y''是y的二阶导数。

2、线性微分方程

一般形如, y"+py’+qy=f(x) (1), 其中,p、q∈IR,f(x)是x的函数)的方程称为二阶常系数线性微分方程。

当f(x)=0时,方程 y"+py’+qy=0 (2)称为二阶常系数线性齐次微分方程;否则,方程(1)称为二阶常系数线性非齐次微分方程。

1)二阶常系数线性齐次微分方程的解

定理1(线性齐次微分方程通解的结构定理)如果函数y1(x)与y2(x)是(2)的两个线性无关的解,则函数

是齐次方程(2)的通解。(其中,C1、C2为两个独立的任意常数)

微分方程y"+py’+qy=0 的通解与其特征根的关系见下表1

2)二阶常系数线性非齐次微分方程的解

定理2(线性非齐次微分方程通解的结构定理)如果y0是非齐次微分方程(1)的一个特解,而y*是对应的齐次微分方程(2)的通解,则y=y0+y*是方程(1)的通解。

对于比较简单的情形,可以用观察法找特解。但对于比较复杂的情形就不太容易了。为此,下面对于f(x)的几种常见形式,以表2列出找其特解的方法(待定系数法)。

3)如果f(x)是常数,那么方程便称为常系数线性微分方程。

3、待定系数法。待定系数法,一种求未知数的方法。将一个多项式表示成另一种含有待定系数的新的形式,这样就得到一个恒等式。然后根据恒等式的性质得出系数应满足的方程或方程组,其后通过解方程或方程组便可求出待定的系数,或找出某些系数所满足的关系式,这种解决问题的方法叫做待定系数法。

使用待定系数法解题的一般步骤是:

(1)确定所求问题含待定系数的一般解析式;

(2)根据恒等条件,列出一组含待定系数的方程;

(3)解方程或消去待定系数,从而使问题得到解决。

例如:“已知x²-5=(2-A)x²+Bx+C,求A,B,C的值.”解答此题,并不困难.只需将右式与左式的多项式中的对应项的系数加以比较后,就可得到A,B,C的值.这里的A,B,C是有待于确定的系数,这种解决问题的方法就是待定系数法。

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第1个回答  2023-11-07

方法如下,
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