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若y1,y2,y3是二阶非齐次线性微分方程(1)的线性无关的解,试用y1,y2,y3表达方程(1)的通解. y〞+P(x)yˊ+Q(x)y=f(x) (1)
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参考解答
正确答案:设方程为y〞+P(x)yˊ+Q(x)y=f(x).令 Y1=y1-y2Y2=y2-y3 Yˊ1=yˊ1-yˊ2Yˊ2=yˊ2-yˊ3 Y〞1=y〞1-y〞2Y〞2=y〞2-y〞3. 将Y1代人方程左边得 左边=y〞1-y〞2+P(x)(yˊ1-yˊ2)+Q(x)(y1-y2) =y〞1+P(x)yˊ1+Q(x)y1-[y〞2+P(x)yˊ2+Q(x)y2 =f(x)-f(x)=0Y1是齐次方程y〞+P(x)yˊ+Q(x)y=0的一个解. 同理可证Y2是齐次方程的一个解 k1Y1+k2Y2=k1y1-k2y3+(k2-k1)y2=0 由y1y2y3线性无关k1=0k2=0Y1Y2线性无关即Y1Y2是齐次方程两个线性无关的解. 那么由非齐次方程解的结构可写出原方程的通解 y=C1(y1-y2)+C2(y2-y3)+y1.
设方程为y〞+P(x)yˊ+Q(x)y=f(x).令Y1=y1-y2,Y2=y2-y3,Yˊ1=yˊ1-yˊ2,Yˊ2=yˊ2-yˊ3,Y〞1=y〞1-y〞2,Y〞2=y〞2-y〞3.将Y1代人方程左边,得左边=y〞1-y〞2+P(x)(yˊ1-yˊ2)+Q(x)(y1-y2)=y〞1+P(x)yˊ1+Q(x)y1-[y〞2+P(x)yˊ2+Q(x)y2=f(x)-f(x)=0,Y1是齐次方程y〞+P(x)yˊ+Q(x)y=0的一个解.同理可证Y2是齐次方程的一个解,k1Y1+k2Y2=k1y1-k2y3+(k2-k1)y2=0,由y1,y2,y3线性无关,k1=0,k2=0,Y1,Y2线性无关,即Y1,Y2是齐次方程两个线性无关的解.那么由非齐次方程解的结构可写出原方程的通解y=C1(y1-y2)+C2(y2-y3)+y1.
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