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若y1 y2是二阶非齐次线性微分方程(1)的两个不同的特解 证明: y〞+P(x)yˊ+Q(

2022-08-12 06:02:47 问答库 阅读 194 次

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若y1,y2是二阶非齐次线性微分方程(1)的两个不同的特解,证明: y〞+P(x)yˊ+Q(x)y=f(x) (1) (1)y1,y2是线性无关的; (2)对任意实数λ,y=λy1+(1-λ)y2是方程(1)的解.


请帮忙给出正确答案和分析,谢谢!

参考答案

正确答案:证: 设微分方程为y〞+P(x)yˊ+Q(x)y=f(x).(1)因为y1y2是方程的特解则有y〞1+P(x)yˊ1+Q(x)y1=f(x) ①y〞2+P(x)yˊ2+Q(x)y2=f(x) ②假定y1y2线性相关则y1/y2=kk为常数将y1=ky2代入①式k[y〞2+P(x)yˊ2+Q(x)y2]=f(x)=kf(x)f(x)≠0故k=1y1=y2与已知矛盾所以y1y2是线性无关的.(2)y1y2是非齐次方程的解且y1≠y2则y1-y2是对应齐次方程即y〞+P(x)yˊ+Q(x)y=0的一个解y=λy1+(1-λ)y2=λ(y1-y2)+y2由非齐次方程解的结构知y=λy1+(1-λ)y2是y〞+P(x)+Q(x)y=f(x)的解.
证:设微分方程为y〞+P(x)yˊ+Q(x)y=f(x).(1)因为y1,y2是方程的特解,则有y〞1+P(x)yˊ1+Q(x)y1=f(x),①y〞2+P(x)yˊ2+Q(x)y2=f(x),②假定y1,y2线性相关,则y1/y2=k,k为常数,将y1=ky2代入①式,k[y〞2+P(x)yˊ2+Q(x)y2]=f(x)=kf(x),f(x)≠0,故k=1,y1=y2与已知矛盾,所以y1,y2是线性无关的.(2)y1,y2是非齐次方程的解,且y1≠y2,则y1-y2是对应齐次方程,即y〞+P(x)yˊ+Q(x)y=0的一个解y=λy1+(1-λ)y2=λ(y1-y2)+y2,由非齐次方程解的结构知y=λy1+(1-λ)y2是y〞+P(x)+Q(x)y=f(x)的解.

考点:线性,两个