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電機工程系未解決2026-06-08 02:15

微積分二階常微分方程式怎麼解?(待定係數法)

person提問學生: 大一電機萌新
各位學長姐好,我在寫微積分作業時卡在這一題:
y'' - 3y' + 2y = e^(3x) + x^2

我知道要先求齊次解的特徵方程式 r23r+2=0r^2 - 3r + 2 = 0,得到齊次解 yh=C1ex+C2e2xy_h = C_1 e^x + C_2 e^{2x}
但是非齊次項的特解 ypy_p 該怎麼假設?有沒有人可以列出詳細的步驟?謝謝!
#微積分#常微分方程#大一必修

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微積分小大一電機微積分小大一電機電機三學微積分二

forum 學霸解答與留言回覆

微積分小助教2026-06-08 02:30
同學你好,非齊次項有兩部分:e3xe^{3x}x2x^2。你可以分開求特解再相加(線性疊加原理):
1. 針對 e3xe^{3x},因為 3 不是特徵根,所以假設 yp1=Ae3xy_{p1} = A e^{3x}
2. 針對 x2x^2,假設 yp2=Bx2+Cx+Dy_{p2} = B x^2 + C x + D
把它們代回原式求係數即可。
大一電機萌新2026-06-08 02:35
謝謝助教!那請問 yp1y_{p1} 代回原方程式後的係數 AA 會是多少呢?
微積分小助教2026-06-08 02:40
代入原式:
yp13yp1+2yp1=9Ae3x9Ae3x+2Ae3x=2Ae3x=e3xy_{p1}'' - 3y_{p1}' + 2y_{p1} = 9Ae^{3x} - 9Ae^{3x} + 2Ae^{3x} = 2Ae^{3x} = e^{3x}
所以 2A=1A=1/22A = 1 \Rightarrow A = 1/2
電機三學霸2026-06-08 02:45
針對第二部分 x2x^2,代入原式求 B,C,DB, C, D
yp2=2Bx+Cy_{p2}' = 2Bx + C
yp2=2By_{p2}'' = 2B
代回:2B3(2Bx+C)+2(Bx2+Cx+D)=x22B - 3(2Bx + C) + 2(Bx^2 + Cx + D) = x^2
整理同類項:
2Bx2+(2C6B)x+(2B3C+2D)=x22B x^2 + (2C - 6B)x + (2B - 3C + 2D) = x^2
對照係數:
1. 2B=1B=1/22B = 1 \Rightarrow B = 1/2
2. 2C6B=0C=3/22C - 6B = 0 \Rightarrow C = 3/2
3. 2B3C+2D=019/2+2D=02D=7/2D=7/42B - 3C + 2D = 0 \Rightarrow 1 - 9/2 + 2D = 0 \Rightarrow 2D = 7/2 \Rightarrow D = 7/4
所以特解 yp=12e3x+12x2+32x+74y_p = \frac{1}{2}e^{3x} + \frac{1}{2}x^2 + \frac{3}{2}x + \frac{7}{4}
大一電機萌新2026-06-08 02:50
哇!太詳細了,完全看懂了!學長真的超強!

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