第八章 综合练习答案

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第八章 综合练习答案一、填空题1. 从22()1x c y ++=中解出c x =-两边求导整理后得微分方程22(1)1y y '+=。

2. 由通解形式知其对应的二阶常系数线性微分方程为320y y y '''-+=3. 90y y ''+=的通解为12cos3sin3y c x c x =+,根据题意知()1,()1y y ππ'=-=。

得特解为1cos3sin 33y x x =-+ 4. 2x yy e-'=分离变量的2y xe dy e dx =,得通解212yxe e c =+,代入条件得21122y x e e =+ 5. 属于一阶线性差分方程,将*y b =代入方程得特解*2y b ==,进而通解为32x y c =+6. 解特征方程26100r r ++=得3r i =-±,进而通解为312(sin cos )x y e c x c x -=+。

7. 有方程解的性质通解为3(52)2x y c x x x =-+8. 12()()3y x y x x -=是对应齐次差分方程得解,代入得1()x p x x+=-,再将1()y x 代入原方程得1()2(1)xf x x=-。

9. 解特征方程2230r r -+=得1r =,由此特解形式为*12()x y Axe c c =+10. 原方程可直接分离变量,也可化为2()21x xe y e'=+,得通解为22ln(1)xy e c =++,进而特解为212ln()11xe y e+=-+ 11. 方程为一阶线性微分方程,其对应的齐次方程dx xdy y=得通解为x cy =,将()x c y y =代入原方程得()y c y e c =-+,所以原方程的通解()y y e c y =-+12. 由解的形式知二阶线线性微分方程对应的特征根为2r i =±,所以此方程是40y y ''+=二、选择题1.D. 由二阶常系数线性齐次方程的特征方程的特征根为r i =±。

2.D. (A)和(C)都是恒等式不是方程,(B)是隐函数方程,不是微分方程。

3.D .类似2。

(A)和(C)都是恒等式不是方程,(B)是函数方程,不是差分方程。

4.D .二阶差分方程,通解中应有两个任意常数。

5.C. 由通解形式知差分方程的形状为12x x y y b +-=,将特解8代入得8b =-。

6.C. 用贝努利方程的解法可得。

7.C.既然要求的解满足1(y e=,可直接解方程y xy '=-分离变量可得。

8.B. 1是特征方程的单根,所以x y y e ''-=的特解形式为xaxe ,1y y ''-=的特解形式为b ,由解的叠加原理知1x y y e ''-=+的特解形式为xaxe b +。

9.C. 1122c y c y +一定是方程的解,当12,y y 线性无关时才是通解。

10.D .由题意知方程的通解形式为12cos2sin 2c x c x +,代入条件得D.11.B. 由题意知0sin 00()0,()0xf x e f x '''=>=,所以0x 是函数的极小值点。

12.B.直接由一阶线性差分方程的解法可知。

13.D. 由增量方程化为微分方程是21dy y dx x=+,分离变量得arctan xy ce =,代入条件得D 。

14.B. 方程的特征根是122,4r r ==。

所以68xy y y e '''-+=的特解形式为x ae ,268x y y y e '''-+=的特解形式为2x bxe ,由解的叠加原理知68x y y y e '''-+=的特解形式为2xxae bxe +。

三、求下列微分方程的通解:1.原方程写为()xy '=。

令u x y =,方程化为dudx=x c =+,x c =+。

2.原方程写为1,ln y a ax y x x'-=-即1(ln ||),ln ax y x x '--=所以1l n ||l n |l n |,ln ax y x c x x-=-=-+⎰得通解。

3.原方程化为22ln dx y x dy y y =-+。

首先对应的齐次方程2dx x dy y =-的通解为2cx y=。

然后将2()c y x y =代入原方程得()2ln c y y y'=,得221()ln 2c y y y y c =-+。

故原方程的通解为22211(ln )2x y y y c y=-+。

4.令y u x =,方程化为tan du dx u x =,得sin u c x =,即得通解sin ycx x=。

5.令u xy =,方程化为2du dxu x=,得1xy x ce -=。

6.对应的特征方程为22230r r ++=,得特征根r =性齐次方程的通解为1212()x y ec x c x -=+。

原方程由特解为*2y ax bx c =++,代入方程得1225,,3927a b c ===-,故原方程的通解为122121225()3927x y ec x c x x x -=+++- 7.对应的齐次方程的通解为12(sin 2cos2)x y e c x c x -=+。

原方程有形如12sin 2cos2c x c x+的特解,代入方程得1214,1717c c ==-。

1214sin 2cos 2sin 2cos 21717c x c x x x ++-。

8.一阶线性微分方程dy y dx x =-,得通解为c y x =。

将()c x x代入方程得()sin c x x '=,即()cos c x x c =-+,原方程的通解为cos c xy x-=。

9.对应的齐次方程的通解为12()xy e c c x =+,特解形式为2()xx ax b e +,代入方程得2,03a b ==,原方程的通解为3122()3x x x e e c c x ++。

10.原方程有特解形式为*2y ax bx c =++,代入方程得411,,39a b c =-=-=,故原方程的通解为32124139xxy c e c e x x -=+--+。

四.求方程的特解。

1.对应的齐次方程为cos 0y y x '+=,分离变量得sin x y ce -=。

将sin ()x c x e -代入原方程得s i n ()s i n c o s x c x x x e '=,所以s i n s i n()s i n xx c x xe ec =-+,由此原方程的通解为sin sin sin sin (sin )(sin 1)x x x x xe e c e x ce ---+=-+,代入初始条件得2c =,所以特解为sin (sin 1)2x x e --+。

2.令y u '=,原方程化为2(1)(12)x x u x u '++=+,分离变量得2(1)u c x x =++,即2(1)y c x x '=++,代入初始条件得22(1)y x x '=++,所以3112()23y x x x C =+++,代入条件得1C =,所以特解为32213x x x +++。

3.对应的齐次方程为20y y '''-=的通解为212x y c c e =+。

方程的特解形式为2xy axe =,代入方程得12a =。

所以方程的通解为221212xx y c c e xe =++,代入初始条件得1231,44c c ==,特解为22311442x x y e xe =++。

4.对应的齐次方程为20y y y '''++=的通解为12()x y c c x e -=+。

方程的特解形式为cos sin y a x b x =+,代入方程得10,2a b ==。

所以方程的通解为121()sin 2x y c c e x -=++,代入初始条件得120,1c c ==,特解为1sin 2x y e x -=+。

五、由方程的叠加将原方程化为两个方程和432y y y x '''++=- 243xy y y e '''++=,第一个方程的特解形式为ax b +,代入得110,39a b ==-。

第二个方程的特解形式为2x ce ,代入得115c =。

故原方程的一个特解形式为211013915xx e -+。

六、将xy e =代入方程得()x x x xe p x e -=,原方程化为11xxe y y e-'+=。

其对应的齐次方程1x xdy e dx y e=-的通解为(1)x y c e =-。

将()(1)xc x e -代入方程得1()1x c x e '=-。

所以()ln(1)x c x e c -=-+,进而方程的通解为[ln(1)](1)x xy e c e -=-+-,代入条件得ln 2c =。

故方程的特解为[ln(1)ln 2](1)xxe e --+-。

七.首先2222200041()8()2t t x y t f dxdy d f r rdr f u udu πθπ+≤==⎰⎰⎰⎰⎰,对原式两边求导得2488t f te ft πππ'=+,解一阶线性微分方程得224()(4)t f t t c e ππ=+,由因为(0)1f =知1c =,得224()(41)t f t t e ππ=+。

八、设曲线方程是()y y x =。

由题意可得方程2()2y x x y a y +-=',整理得2222dx a x dy y y=-化为一阶线性微分方程。

解2dx x dy y=得2x cy =,将2()x c y y =代入方程得24()2c y a y -'=-,即232()3c y a y c -=+,方程的通解为2322()3x a y c y -=+。

代入初始条件得3a c =。

曲线方程为2322()33a x a y y -=+。

九、设曲线方程是()y y x =,根据题意知3012x y ydt x x +-=⎰,两边对x 求导得162y y x x '-=--,解方程得1(6)y x c x x=-++。

代入初始条件得5c =。

曲线方程为2651y x x =-++。