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清华大学微积分题库

(3343).微分方程0cos tan =-+'x x y y 的通解为 x C x y cos )(+=。

(4455).过点)0,21(且满足关系式11arcsin 2=-+'xy x y 的曲线方程为21arcsin -=x x y 。

(4507).微分方程03='+''y y x 的通解为 221xC C y +=。

(4508).设)(),(),(321x y x y x y 是线性微分方程)()()(x f y x b y x a y =+'+''的三个特解,且C x y x y x y x y ≠--)()()()(1312,则该微分方程的通解为)())()((())()((1132121x y x y x y C x y x y C y +-+-=。

(3081).设xex y x y -++=+=22213,3是某二阶线性非齐次微分方程的两个特解,且相应齐次方程的一个解为x y =3,则该微分方程的通解为xe C x C x y -+++=2123。

(4725).设出微分方程x e xex y y y x x2cos 32++=-'-''-的一个特解形式)2sin 2cos ()(*x F x E e e D Cx x B Ax y x x +++++=-。

(4476).微分方程xe y y y =+'-''22的通解为 )sin cos 1(21x C x C e y x++=。

(4474).微分方程xey y 24=-''的通解为 x xe x C eC y 222141⎪⎭⎫ ⎝⎛++=-。

(4477).函数x C x C y 2sin 2cos 21+=满足的二阶线性常系数齐次微分方程为04=+''y y 。

(4532).若连续函数)(x f 满足关系式 2ln )2()(20+=⎰xdt tf x f ,则=)(x f 2ln 2x e 。

(6808).设曲线积分⎰--Lxydy x f ydx ex f cos )(sin ])([与路径无关,其中)(x f 具有一阶连续导数,且0)0(=f ,则)(x f 等于[ ] (A))(21x x e e --。

(B) )(21x x e e --。

(C) 1)(21-+-x x e e 。

(D) )(211x x e e -+-。

答B注:根据题意,y e x f y x f x cos ])([cos )(-='-,解得x xCe e x f -+=21)(。

由0)0(=f ,得21-=C ,所以)(21)(x x e e x f --=,即选项(B)正确。

6907.若函数x y 2cos =是微分方程0)(=+'y x p y 的一个特解,则该方程满足初始条件2)0(=y 的特解为[ ](A) 22cos +=x y 。

(B) 12cos +=x y 。

(C) x y cos 2=。

(D) x y 2cos 2=。

答D注:根据解的结构,通解为x C y 2cos =,由2)0(=y 得2=C 。

故选项(D)正确。

其他选项经验证不满足方程或定解条件。

6126.设函数)(),(21x y x y 是微分方程0)(=+'y x p y 的两个不同特解,则该方程的通解为[ ](A)2211y C y C y +=。

(B) 21Cy y y +=。

(C) )(211y y C y y ++=。

(D) )(12y y C y -= 。

答D注:因为)(),(21x y x y 是微分方程0)(=+'y x p y 的两个不同特解,所以12y y -是该方程的一个非零特解。

根据解的结构,其通解为)(12y y C y -=,即选项(D)正确。

另:根据通解定义,选项(A)中有两个任意常数,故其不对。

当02≡y 时,选项(B)不对。

当12y y -=时,选项(C)不对。

6579.已知函数)(x y y =在任意点x 处的增量π=∆++∆=∆)0(),(12y x o xxy y ,则)1(y 等于[ ](A)π2。

(B)π。

(C)4πe 。

(D) 4ππe 。

答D注:根据微分定义及微分与导数的关系得21xy y +=',解得C x y +=arctan ln ,由π=)0(y ,得πln =C ,所以41arctan )1(πππe e y ==。

因此选项(D)正确。

6215.设函数)(x f y =是微分方程042=+'-''y y y 的一个解。

若0)(,0)(00='>x f x f ,则函数)(x f 在点0x [ ](A) 取到极大值。

(B) 取到极小值。

(C) 某个邻域内单调增加。

(D) 某个邻域内单调减少。

答A注:因为0)(0='x f ,0)(4)(00<-=''x f x f ,所以选项(A)正确。

6316. 设21,y y 是二阶常系数线性齐次方程0=+'+''qy y p y 的两个特解,21,C C 是两个任意常数,则下列命题中正确的是[ ] (A ) 2211y C y C +一定是微分方程的通解。

(B )2211y C y C +不可能是微分方程的通解。

(C )2211y C y C +是微分方程的解。

(D )2211y C y C +不是微分方程的解。

答C注:根据叠加原理,选项(C )正确,选项(D )错误。

当21,y y 线性相关时,选项(A )错误, 当21,y y 线性无关时,选项(B )错误。

1897. 微分方程1+=-''xe y y 的一个特解应具有形式[ ](A)b ae x +。

(B)b axe x+。

(C) bx ae x +。

(D) bx axe x+。

答B注:相应齐次方程的特征根为1,1-,所以x e y y =-''的一个特解形式为xaxe ,1=-''y y 的一个特解形式为b 。

根据叠加原理,原方程的一个特解形式为b axe x +,即选项(B)正确。

其他选项经检验不满足方程。

1890. 具有特解xx x e y xe y e y 3,2,321===--的三阶线性常系数齐次微分方程是[ ](A)0=+'-''-'''y y y y 。

(B) 0=-'-''+'''y y y y 。

(C) 06116=-'+''-'''y y y y 。

(D) 022=+'-''-'''y y y y 。

答B注:根据题意,1,1-是特征方程的两个根,且1-是重根,所以特征方程为01)1)(1(232=--+=+-λλλλλ。

故所求微分方程为0=-'-''+'''y y y y ,即选项(B)正确。

7819. 设x y e y x==21,是三阶线性常系数齐次微分方程0=+'+''+'''cy y b y a y 的两个特解,则c b a ,,的值为[ ](A)0,1,1=-==c b a 。

(B)0,1,1===c b a 。

(C)0,0,1==-=c b a 。

(D)0,0,1===c b a 。

答C注:根据题意,0,1是特征方程的两个根,且0是重根,所以特征方程为0)1(232=-=-λλλλ。

故原微分方程应为0=''-'''y y ,所以0,0,1==-=c b a 即选项(C)正确。

2670. 设二阶线性常系数齐次微分方程0=+'+''y y b y 的每一个解)(x y 都在区间),0(+∞上有界,则实数b 的取值范围是[ ](A)0≥b 。

(B)0≤b 。

(C)4≤b 。

(D)4≥b 。

答A注:因为当2±≠b 时,xb b xb b e C eC x y 24224122)(----+-+=,所以,当042>-b时,要想使)(x y 在区间),0(+∞上有界,只需要04,0422≥--≥-+b b b b ,即2>b 。

当042<-b 时,要想使)(x y 在区间),0(+∞上有界,只需要42-+b b 与42--b b 的实部大于等于零,即20<≤b 。

当2=b 时,x x xe C e C x y --+=21)(在区间),0(+∞上有界。

当2-=b 时,x x xe C e C x y 21)(+=)0(2221≠+C C 在区间),0(+∞上无界。

综上所述,当且仅当0≥b 时,方程0=+'+''y y b y 的每一个解)(x y 都在区间),0(+∞上有界,即选项(A)正确。

3296.求微分方程01122=+'++x y y y x 的通解。

解:方程两端同乘以dx yx1122++,得xdx xydy y11022+++=,此方程是一个变量分离方程,其通解为)2(1122>=+++C C x y 。

5678.求微分方程dy dx x y xx+=1sin 的通解。

解:这是一个一阶线性微分方程,求解其相应的齐次方程dy dx xy +=10, 得其通解为x C y lnln =,即xC y =。

令xx C y )(=,代入原方程,得 x xxx C x x C x C x sin )()()(22=+-', 解得C x x C +-=cos )(。

所以原方程的通解为)cos (1C x xy +-=。

注:本题也可直接利用一阶线性非齐次微分方程的通解公式,得y x x e dx c e xx c x dx x dx =⎰⎰+⎰=-+-(sin )(cos )111。

2312.求解微分方程xdyydx y e dy y -=2。

解:将y 看成自变量,x 看成是的y 函数,则原方程是关于未知函数x x y =()的一阶线性微分方程y ye yxdy dx -=-, 此方程通解为y dy y y dy y ye Cy dy e ye C e x -=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎰-⎰=⎰-11,其中C 是任意常数。

`2367.求微分方程22y xy y x =+'满足初始条件1)1(=y 的特解。

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