求微分方程y″+y′-2y=xex+sin2x的通解.
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解题思路:首先,将齐次方程的特征根通解求出来;然后将微分方程y″+y′-2y=xex+sin2x拆开成微分方程y″+y′-2y=xex和微分方程y″+y′-2y=sin2x,分别求这两者的特解;再根据非齐次的解等于齐次的通解加上非齐次的特解求出来.

由于特征方程为λ2+λ-2=0,解得特征根为λ1=-2,λ2=1,

∴y″+y′-2y=0的通解为y=C1e-2x+C2ex

设y″+y′-2y=xex(*)

y″+y′-2y=sin2x (**)

由于(*)的f(x)=xex,λ=1是特征根,故令(*)的特解为y1(x)=(ax2+bx)ex

代入(*)得a=

1

6,b=−

1

9,

由y″+y′-2y=sin2x得

y″+y′−2y=

1

2(1−cos2x),

显然y″+y′−2y=

1

2,有特解y=−

1

4,

对y″+y′−2y=−

1

2cos2x,由于f(x)=−

1

2cos2x,故

令其特解为y2(x)=Acos2x+Bsin2x,代入得A=

3

40,B=−

1

40,则

y2(x)=−

1

4+

3

40cos2x−

1

40sin2x,所以原方程的通解为

y=C1e−2x+C2ex+(

1

6x2−

x

9)ex+(−

1

4+

3

40cos2x−

1

40sin2x)

点评:

本题考点: 二阶常系数非齐次线性微分方程求解.

考点点评: 此题考查二阶非齐次线性微分方程的求解,需要注意的是,求特解时,将其拆开成两个微分方程的形式,分别求.