← 全部问题常微分方程 x¨+3x˙+2x=2e−t 的最终特解是什么?
最终特解是
Xp(t)=2te−t。这是通过将解出的系数
A=2 代回共振试探解
x=Ate−t 获得的。
适用条件
- 常微分方程为 x¨+3x˙+2x=2e−t。
- 系数 A 已被确定为 2。
- 试探解形式为 x=Ate−t。
理解与推导
- 识别试探解形式 x=Ate−t。
- 将计算出的值 A=2 代入试探解。
- 将最终特解写为 Xp(t)=2te−t。
例子
演讲者在解出 A=2 后,在黑板底部写下 'Xp(t)=2te^{-t}'。
容易误解的地方
- 将特解与通解混淆,通解还应包含齐次部分 c1e−2t+c2e−t。
- 忘记将 A=2 代回试探形式。
相关问题
理解原因↗ 特解使用 Ate−t 是因为强迫项 e−t 已经是相关齐次方程的解。在待定系数法中,如果强迫函数与齐次解重叠(共振),标准猜测必须乘以 t 以确保线性无关。
适用条件:常微分方程是线性的且具有常系数。;强迫项包含 e−t。;r=−1 是齐次特征方程的根。
掌握方法↗ 将试探解 x=Ate−t 及其导数代入常微分方程,提取公因式 e−t,并按 t 的幂次合并同类项。将剩余的常数项与右边相等,得到 A=2。
适用条件:试探解为 x=Ate−t。;常微分方程为 x¨+3x˙+2x=2e−t。;e−t 永远不为零,允许从两边消去。
认识概念↗ 一阶导数是 x˙=Ae−t(1−t),二阶导数是 x¨=Ae−t(t−2)。这些是通过对试探解 x=Ate−t 连续应用乘积法则计算得出的。
适用条件:试探解为 x=Ate−t。;求导是关于 t 的。;对 t 和 e−t 应用乘积法则。
判断用途↗ 第一段在计算完共振试探解 x=Ate−t 的一阶和二阶导数后停止。它尚未将这些导数代回微分方程或求解未知系数 A。
适用条件:该片段涵盖了齐次解的设置和共振试探解。;导数 x˙ 和 x¨ 已计算但未代入。
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