求y"+24y'+128y=(49x+47)e^x的微分方程的通解

天山幽梦 2024-06-15 01:06:35

求y"+24y'+128y=(49x+47)e^x的微分方程的通解。

解:对微分方程y"+24y'+128y=0的特征方程为:

r^2+24r+128=0

(r₁+8)(r₂+16)=0

所以:r₁=-8,r₂=-16.

此时二阶常系数线性微分方程的通解为:

y*=C₁e^(-8x)+C₂e^(-16x).

又因为f(x)=(49x+47)e^x,λ=1不是方程的根,

设其特解为y₁=(px+q)e^x,分次求导得:

y₁'=pe^x+(px+q)e^x=(px+p+q)e^x

y₁"=pe^x+(px+p+q)e^x=(px+2p+q)e^x

代入微分方程有:

(px+2p+q)e^x+24(px+p+q)e^x+128(px+q)e^x=(49x+47)e^x,

化简得:

[(1+24+128)px+(2+24)p+(1+24+128)q]e^x=(49x+47)e^x,

(153px+26p+153q)e^x=(49x+47)e^x,

对应项系数相等,则:

153p=49,

26p+153q=47;

解p,q方程组得:p=49/153,q=5917/153²(或=5917/23409)。

此时微分方程的特解y₁=(49/153*x+5917/153²)e^x。

则该微分方程的通解为:

y=y*+y₁

=C₁e^(-8x)+C₂e^(-16x)+(49/153*x+5917/153²)e^x。

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