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1988 年考研数学(二) 第 16 题

解答题 · 10 分

设函数 满足微分方程 ,且其图形在点 处的切线与曲线 在该点处的切线重合,求函数 。
提示 1先解齐次特征方程得 ;注意 是单根,特解应设 (乘 )。
提示 2「两曲线在 处切线重合」等价于 且 抛物线在该点斜率 。
提示 3用两个初值条件 定出 。
答案与详解

答案

思路(为什么这么做)

这是「求通解 + 定解条件」的组合题。求特解时最容易踩的坑: 的指数 恰是特征单根,必须把待定特解乘 设成 ,否则代入恒为零。定解条件藏在几何语言里——「切线重合」翻译成 (同点)与 (同斜率,斜率由抛物线 在 处给出)。两条件恰好定出两个常数。

解答

本题考查常系数非齐次线性方程求通解,再用切线条件定常数。 先求通解,再由 处的切线信息定 。

特征方程 ,根 ,齐次通解 。因 是单根,非齐次项 对应特解设 ,代入得 ,特解为 。故通解 。

切线条件:曲线 在 处过 ,斜率 。故所求 须满足 且 。

由 。又 ,,即 。联立解得 。故 。

考点:常系数非齐次线性微分方程、常系数齐次线性微分方程

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