问题: 大学作业问题(15)
求解微分方程
y''+25y=3cos 5x
最好再说说类似这种 等式右边不是标准新式的方程的解法:
形如:AY''+BY'+CY=sin Dx+ cosDx(D<>1)
解答:
同济版高数五版里面有介绍:y''+py'+qy=e^(sx)×[P(x)sin tx+Q(x)×cos tx]. s、k都是实数,P(x)是m次多项式,Q(x)是n次多项式,max{m,n}=k,则方程的特解可以设为
x^r×e^(sx)×[P1(x)sin tx+Q1(x)×cos tx]
其中,
P1(x)、Q1(x)都是k次多项式.
当s+ti不是齐次方程的特征方程的特征根时,r=0
当s+ti是齐次方程的特征方程的特征根时,r=1
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对于本题来说,对应于原方程的齐次方程y''+25y=0的特征方程的根是±5i,所以,齐次方程的两个线性无关的特解是cos5x、sin5x,齐次方程的通解是y=C1cos5x+C2sin5x.
设原非齐次方程的一个特解是y=x×[Asin 5x+Bcos 5x],A、B是待定实数.
代入原方程得:A=3/10,B=0,所以原方程的一个特解是y=3xsin(5x)/10
原方程的特解的y=C1cos5x+C2sin5x+3xsin(5x)/10
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