2025年 · 五-2
2.已知微分方程 $y^{\prime \prime}+a y^{\prime}+2 y=0$ 有一个解为 $y=e^{2 x}$ ,求 $a$ 并求该微分方程的通解.
计算题 ★★★
代入已知解确定参数a
已知微分方程 y'' + a y' + 2y = 0 有一个解 y = e^{2x},则 y' = 2e^{2x},y'' = 4e^{2x}。代入方程得:4e^{2x} + a·2e^{2x} + 2e^{2x} = 0,即 (4 + 2a + 2)e^{2x} = 0,故 2a + 6 = 0,解得 a = -3。
写出微分方程并求特征根
将 a = -3 代入原方程得 y'' - 3y' + 2y = 0。特征方程为 r^2 - 3r + 2 = 0,因式分解得 (r-1)(r-2)=0,特征根 r1=1,r2=2。
写出通解
由于特征根为两个不相等的实根,通解为 y = C1 e^{x} + C2 e^{2x},其中 C1, C2 为任意常数。
求函数f(x,y)的驻点
函数 f(x,y) = x^2 + y^2 - 2x - 4y + 5。求偏导数:f_x = 2x - 2,f_y = 2y - 4。令 f_x=0, f_y=0,解得 x=1,y=2,故驻点为 (1,2)。
判断极值类型
计算二阶偏导数:f_xx = 2,f_yy = 2,f_xy = 0。判别式 Δ = f_xx·f_yy - (f_xy)^2 = 2×2 - 0 = 4 > 0,且 f_xx=2>0,故 (1,2) 为极小值点,极小值为 f(1,2)=1+4-2-8+5=0。