3.下列选项中,是微分方程 $y^{\prime}+x y=e^{-\frac{x^{2}}{2}}$ 的解的是( ).
A $y=e^{-\frac{x^{2}}{2}}$
B$y=x e^{-\frac{x^{2}}{2}}$
C $y=e^{\frac{x^{2}}{2}}$
D $y=x e^{\frac{x^{2}}{2}}$
识别方程类型
方程 y' + x y = e^{-x^2/2} 是一阶线性微分方程,标准形式为 y' + P(x)y = Q(x),其中 P(x)=x,Q(x)=e^{-x^2/2}。
验证选项A
将 y = e^{-x^2/2} 代入:y' = -x e^{-x^2/2},则左边 = -x e^{-x^2/2} + x e^{-x^2/2} = 0,右边 = e^{-x^2/2},不相等,故A不是解。
验证选项B
将 y = x e^{-x^2/2} 代入:y' = e^{-x^2/2} - x^2 e^{-x^2/2},左边 = (e^{-x^2/2} - x^2 e^{-x^2/2}) + x·x e^{-x^2/2} = e^{-x^2/2},右边 = e^{-x^2/2},相等,故B是解。
验证选项C
将 y = e^{x^2/2} 代入:y' = x e^{x^2/2},左边 = x e^{x^2/2} + x e^{x^2/2} = 2x e^{x^2/2},右边 = e^{-x^2/2},不相等,故C不是解。
验证选项D
将 y = x e^{x^2/2} 代入:y' = e^{x^2/2} + x^2 e^{x^2/2},左边 = (e^{x^2/2} + x^2 e^{x^2/2}) + x·x e^{x^2/2} = e^{x^2/2} + 2x^2 e^{x^2/2},右边 = e^{-x^2/2},不相等,故D不是解。
得出结论
只有选项B满足微分方程,因此正确答案是B。