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三、线性微分方程解的性质

小题​

  1. 【1989-12-3 分】 设线性无关的函数 都是二阶非齐次线性方程

的解, 是任意常数,则该非齐次方程的通解是( )

A.    B.
C.    D.
查看答案与解析

答案: D。

解析: 记线性微分算子为

。

因为 都满足 ,所以

。

因此 与 是对应齐次方程的解。二阶非齐次方程的通解可写为

,

即

。

故选 D。

A 中三个非齐次解的系数之和为 ,一般不等于 ;B 中系数之和为 ,所得为齐次方程的解;C 中系数之和为 ,一般也不等于 。


  1. 【1997-2-5 分】 已知

是某二阶线性非齐次微分方程的三个解,求此微分方程。

查看答案与解析

答案: 。

解析: 同一非齐次线性方程的任意两个解之差均为对应齐次方程的解。因此

,

且

。

由此可知 与 都是对应齐次方程的解,特征根为

。

故对应齐次方程为

。

再取非齐次方程的一个特解

。

计算得

,

。

于是

。

所以所求微分方程可写为

。


  1. 【2006-3-4 分】 设非齐次线性微分方程

有两个不同的解 , 为任意常数,则该方程的通解是( )

A.    B.
C.    D.
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答案: B。

解析: 因为 都满足原非齐次方程,所以二者之差满足对应齐次方程:

。

一阶齐次线性方程的解空间是一维的,而 ,故 是一个非零齐次解。因此原方程的通解为

。

故选 B。

A 只给出了齐次方程的通解,缺少非齐次方程的一个特解;C、D 中的 一般不满足对应齐次方程。


  1. 【2010-23-4 分】 设 是一阶线性非齐次微分方程

的两个特解。若常数 使 是该方程的解, 是对应齐次方程的解,则( )

A.    B.
C.    D.
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答案: A。

解析: 记

。

由于 都是非齐次方程的特解,故

。

由 是原方程的解,得

,

所以

。

又由 是齐次方程的解,得

,

从而

。

联立两式,得

。

故选 A。


  1. 【2013-1-4 分】 已知

是某二阶常系数非齐次线性微分方程的三个解,则该方程的通解为 ______。

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答案: 。

解析: 同一非齐次方程的两个解之差是对应齐次方程的解。由题意

,

。

因此 与 是对应齐次方程的两个线性无关解,齐次通解为

。

又 是原非齐次方程的一个特解,所以原方程的通解为

。


  1. 【2013-2-4 分】 已知

是某二阶常系数非齐次线性微分方程的三个解,则该方程满足条件

的解为 ______。

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答案: 。

解析: 由上一题的结论,原方程的通解为

。

由 ,得

。

求导:

。

由 ,得

,

即

。

联立

解得

。

故所求解为

。


  1. 【2016-2-4 分】

与

是方程

的两个解,则 ( )

A.    B.    C.    D.
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答案: A。

解析: 记两个解分别为 。则它们之差

满足对应齐次方程

。

令 ,则

。

因为

,

所以

。

取两个特解的平均值

,

它仍是原非齐次方程的一个解。因此

。

计算得

,

于是

。

故选 A。


  1. 【2016-2-4 分】 以

和

为特解的一阶非齐次线性微分方程为 ______。

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答案: 。

解析: 两特解之差为

。

它应满足对应齐次方程

。

由于 满足

,

故

,

即

。

所以原方程形如

。

代入特解 ,得

。

因此所求方程为

。

检验 :

,

满足方程。


  1. 【2019-23-4 分】 已知微分方程

的通解为

,

则 依次为( )

A.    B.    C.    D.
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答案: D。

解析: 齐次通解为

,

说明特征方程有二重根 。因此特征方程为

,

故

。

非齐次方程的一个特解为

。

代入左端:

。

所以

。

故 ,选 D。


  1. 【2021-2-5 分】 微分方程

的通解为 ______。

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答案: 。

解析: 特征方程为

。

分解得

。

故一个实根为

,

另外两个根由

得到

。

因此微分方程的通解为

。