二阶常系数线性齐次微分方程的特征方程(B029)

问题

已知,有二阶常系数线性齐次微分方程:

$y^{\prime \prime}$ $+$ $p$ $y^{\prime}$ $+$ $q y$ $=$ $0$.

其中,$p$, $q$ 均为常数.

则,该方程的特征方程是多少?

选项

[A].   $\lambda^{\prime \prime}$ $+$ $p$ $\lambda$ $+$ $q$ $=$ $0$

[B].   $\lambda^{2}$ $+$ $\lambda$ $+$ $=$ $0$

[C].   $\lambda^{2}$ $+$ $p$ $\lambda$ $+$ $q$ $=$ $0$

[D].   $\frac{1}{\lambda^{2}}$ $+$ $p$ $\frac{1}{\lambda}$ $+$ $q$ $=$ $0$


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$\lambda^{2}$ $+$ $p$ $\lambda$ $+$ $q$ $=$ $0$

二阶常系数线性齐次微分方程的通解:$\lambda_1$ $=$ $\lambda_2$ 时(B029)

问题

已知,有二阶常系数线性齐次微分方程:

$y^{\prime \prime}$ $+$ $p$ $y^{\prime}$ $+$ $q y$ $=$ $0$.

其中,$p$, $q$ 均为常数。

对应的特征方程为:

$\lambda^{2}$ $+$ $p$ $\lambda$ $+$ $q$ $=$ $0$.

则,当上述特征方程的根 $\lambda_1$ $=$ $\lambda_2$ 时,该微分方程的通解 $y(x)$ $=$ $?$

选项

[A].   $y(x)$ $=$ $C_{1}$ $\mathrm{e}^{\lambda_{1} x}$ $+$ $C_{2}$ $\mathrm{e}^{\lambda_{2} x}$

[B].   $y(x)$ $=$ $($ $C_{1}$ $x$ $+$ $C_{2}$ $x$ $)$ $\mathrm{e}^{\lambda_{1} x}$

[C].   $y(x)$ $=$ $($ $C_{1}$ $+$ $C_{2}$ $x$ $)$ $\mathrm{e}^{\lambda_{1} x}$

[D].   $y(x)$ $=$ $\lambda_{1}$ $($ $C_{1}$ $+$ $C_{2}$ $x$ $)$ $\mathrm{e}^{x}$


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$y(x)$ $=$ $($ $C_{1}$ $+$ $C_{2}$ $x$ $)$ $\mathrm{e}^{\lambda_{1} x}$

二阶常系数线性齐次微分方程的通解:$\lambda_1$ 和 $\lambda_2$ 为互异实根时(B029)

问题

已知,有二阶常系数线性齐次微分方程:

$y^{\prime \prime}$ $+$ $p$ $y^{\prime}$ $+$ $q y$ $=$ $0$.

其中,$p$, $q$ 均为常数。

对应的特征方程为:

$\lambda^{2}$ $+$ $p$ $\lambda$ $+$ $q$ $=$ $0$.

则,当上述特征方程的根 $\lambda_1$ 和 $\lambda_2$ 为互异实根时,该微分方程的通解 $y(x)$ $=$ $?$

选项

[A].   $y(x)$ $=$ $C_{1}$ $\mathrm{e}^{\lambda_{1} x}$ $+$ $C_{2}$ $\mathrm{e}^{\lambda_{2} x}$

[B].   $y(x)$ $=$ $\lambda_{1}$ $C_{1}$ $\mathrm{e}^{x}$ $+$ $\lambda_{2}$ $C_{2}$ $\mathrm{e}^{x}$

[C].   $y(x)$ $=$ $C$ $\mathrm{e}^{\lambda_{1} x}$ $+$ $C$ $\mathrm{e}^{\lambda_{2} x}$

[D].   $y(x)$ $=$ $C_{1}$ $\mathrm{e}^{\lambda_{1} x}$ $+$ $C_{2}$ $\mathrm{e}^{\lambda_{1} x}$


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$y(x)$ $=$ $C_{1}$ $\mathrm{e}^{\lambda_{1} x}$ $+$ $C_{2}$ $\mathrm{e}^{\lambda_{2} x}$

全微分方程的通解(B028)

问题

已知,$M(x, y)$ $\mathrm{d} x$ $+$ $N(x, y)$ $\mathrm{d} y$ $=$ $0$ 为全微分方程:$M(x, y)$ $\mathrm{d} x$ $+$ $N(x, y)$ $\mathrm{d} y$ $=$ $0$ $\Leftrightarrow$ $\frac{\partial M}{\partial y}$ $=$ $\frac{\partial N}{\partial x}$

则,该全微分方程的通解 $?$

选项

[A].   $u(x, y)$ $=$ $\int_{0}^{x}$ $M(x, y)$ $\mathrm{d} x$ $+$ $\int_{0}^{y}$ $N(x, y)$ $\mathrm{d} y$ $=$ $C$

[B].   $u(x, y)$ $=$ $\int_{x}^{x_{0}}$ $M(x, y)$ $\mathrm{d} x$ $+$ $\int_{y}^{y_{0}}$ $N(x, y)$ $\mathrm{d} y$ $=$ $C$

[C].   $u(x, y)$ $=$ $\int_{x_{0}}^{x}$ $M(x, y)$ $\mathrm{d} x$ $-$ $\int_{y_{0}}^{y}$ $N(x, y)$ $\mathrm{d} y$ $=$ $C$

[D].   $u(x, y)$ $=$ $\int_{x_{0}}^{x}$ $M(x, y)$ $\mathrm{d} x$ $+$ $\int_{y_{0}}^{y}$ $N(x, y)$ $\mathrm{d} y$ $=$ $C$


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$u(x, y)$ $=$ $\int_{x_{0}}^{x}$ $M(x, y)$ $\mathrm{d} x$ $+$ $\int_{y_{0}}^{y}$ $N(x, y)$ $\mathrm{d} y$ $=$ $C$

伯努利方程的转化(B028)

问题

已知,有伯努利方程:$y^{\prime}$ $+$ $p(x)$ $y$ $=$ $q(x)$ $y^{n}$, 其中 $n$ $\neq$ $0$, $1$.

则,若令 $z$ $=$ $y^{1-n}$, 上述伯努利方程方程,可以转化为以下哪个方程?

选项

[A].   $\frac{\mathrm{d} z}{\mathrm{~d} x}$ $+$ $(1+n)$ $p(x)$ $z$ $=$ $(1+n)$ $q(x)$

[B].   $\frac{\mathrm{d} z}{\mathrm{~d} x}$ $-$ $(1+n)$ $p(x)$ $z$ $=$ $(1-n)$ $q(x)$

[C].   $\frac{\mathrm{d} z}{\mathrm{~d} x}$ $+$ $(1-n)$ $p(x)$ $z$ $=$ $(1-n)$ $q(x)$

[D].   $\frac{\mathrm{d} z}{\mathrm{~d} x}$ $+$ $(1-n)$ $p(x)$ $z$ $=$ $(1-n)$ $\frac{1}{q(x)}$


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伯努利方程可以转化成一阶线性微分方程:

$\frac{1}{1-n}$ $\frac{\mathrm{d} z}{\mathrm{~d} x}$ $+$ $p(x)$ $z$ $=$ $q(x)$ $\Rightarrow$

$\frac{\mathrm{d} z}{\mathrm{~d} x}$ $+$ $(1-n)$ $p(x)$ $z$ $=$ $(1-n)$ $q(x)$

一阶线性微分方程的求解公式(B028)

问题

已知,$y^{\prime}$ $+$ $p(x) y$ $=$ $q(x)$ 是一阶线性微分方程,则,根据该类型方程的求解公式,$y$ $=$ $?$

选项

[A].   $y$ $=$ $\big[$ $\int$ $q(x)$ $\mathrm{e}^{\int \rho(x) \mathrm{d} x}$ $\mathrm{~d} x$ $+$ $C$ $\big]$ $\mathrm{e}^{-\int q(x) d x}$

[B].   $y$ $=$ $\big[$ $\int$ $q(x)$ $\mathrm{e}^{\int \rho(x) \mathrm{d} x}$ $\mathrm{~d} x$ $+$ $C$ $\big]$ $\mathrm{e}^{\int \rho(x) d x}$

[C].   $y$ $=$ $\big[$ $\int$ $q(x)$ $\mathrm{e}^{\int \rho(x) \mathrm{d} x}$ $\mathrm{~d} x$ $+$ $C$ $\big]$ $\mathrm{e}^{-\int \rho(x) d x}$

[D].   $y$ $=$ $\big[$ $\int$ $q(x)$ $\mathrm{e}^{\rho(x)}$ $\mathrm{~d} x$ $+$ $C$ $\big]$ $\mathrm{e}^{-\int \rho(x) d x}$


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$y$ $=$ $\big[$ $\int$ $q(x)$ $\mathrm{e}^{\int \rho(x) \mathrm{d} x}$ $\mathrm{~d} x$ $+$ $C$ $\big]$ $\mathrm{e}^{-\int \rho(x) d x}$

齐次微分方程的转化(B028)

问题

若令 $u$ $=$ $\frac{y}{x}$, 则齐次方程 $y^{\prime}$ $=$ $f (\frac{y}{x} )$ 可以转化成什么?

选项

[A].   $\int \frac{\mathrm{d} u}{f(u)+u}$ $=$ $\ln |x|$ $+$ $C$

[B].   $\frac{\mathrm{d} u}{f(u)-u}$ $=$ $\int$ $\ln |x|$ $+$ $C$

[C].   $\frac{\mathrm{d} u}{f(u)-u}$ $=$ $\ln |x|$ $+$ $C$

[D].   $\int \frac{\mathrm{d} u}{f(u)-u}$ $=$ $\ln |x|$ $+$ $C$


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令 $u$ $=$ $\frac{y}{x}$, 则 $y$ $=$ $u x$, $y^{\prime}$ $=$ $u$ $+$ $x$ $\frac{\mathrm{d} u}{\mathrm{~d} x}$, 于是原方程可化为:

$u$ $+$ $x$ $\frac{\mathrm{d} u}{\mathrm{~d} x}$ $=$ $f(u)$ $\Rightarrow$

$\frac{\mathrm{d} u}{f(u)-u}$ $=$ $\frac{\mathrm{d} x}{x}$ $\Rightarrow$

$\int \frac{\mathrm{d} u}{f(u)-u}$ $=$ $\ln |x|$ $+$ $C$

求出积分后, 再用 $\frac{y}{x}$ 代替 $u$, 便得所给齐次方程的通解.

可分离变量的方程(B028)

问题

已知:

$f_{1}(x)$ $g_{1}(y)$ $\mathrm{d} x$ $+$ $f_{2}(x)$ $g_{2}(y)$ $\mathrm{d} y$ $=$ $0$

是一个可分离变量的方程,则以下对该方程的变量分离结果,正确的是哪个?

选项

[A].   $\frac{f_{1}(x)}{f_{2}(x)}$ $\mathrm{d} x$ $+$ $\frac{g_{2}(y)}{g_{1}(y)}$ $\mathrm{d} y$ $=$ $0$

[B].   $\frac{f_{1}(x)}{f_{2}(x)}$ $\mathrm{d} x$ $+$ $\frac{g_{1}(y)}{g_{2}(y)}$ $\mathrm{d} y$ $=$ $0$

[C].   $\frac{f_{1}(x)}{f_{2}(x)}$ $\mathrm{d} x$ $+$ $\frac{g_{2}(y)}{g_{1}(y)}$ $\mathrm{d} y$ $=$ $1$

[D].   $\frac{f_{1}(x)}{f_{2}(x)}$ $\mathrm{d} x$ $-$ $\frac{g_{2}(y)}{g_{1}(y)}$ $\mathrm{d} y$ $=$ $0$


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两边同除 $g_{1}(y)$ $f_{2}(x)$ $\neq$ $0$, 得:

$\frac{f_{1}(x)}{f_{2}(x)}$ $\mathrm{d} x$ $+$ $\frac{g_{2}(y)}{g_{1}(y)}$ $\mathrm{d} y$ $=$ $0$.

之后,两边积分即可。

利用奇延拓计算 $[0, l]$ 上非周期函数的傅里叶系数:$b_{n}$(B027)

问题

已知函数 $f(x)$ 为 $[0, l]$ 上的非周期函数,并且,其基于奇延拓的傅里叶展开式为:

$f(x)$ $\sim$ $\sum_{n=1}^{\infty}$ $b_{n}$ $\sin \frac{n \pi}{l} x$.

那么,上述式子中的傅里叶系数 $b_{n}$ $=$ $?$

选项

[A].   $b_{n}$ $=$ $\frac{1}{l}$ $\int_{0}^{l}$ $f(x)$ $\sin \frac{n \pi}{l} x$ $\mathrm{~d} x$

[B].   $b_{n}$ $=$ $\frac{2}{l}$ $\int_{0}^{l}$ $f(x)$ $\cos \frac{n \pi}{l} x$ $\mathrm{~d} x$

[C].   $b_{n}$ $=$ $\frac{2}{l}$ $\int_{0}^{l}$ $f(x)$ $\sec \frac{n \pi}{l} x$ $\mathrm{~d} x$

[D].   $b_{n}$ $=$ $\frac{2}{l}$ $\int_{0}^{l}$ $f(x)$ $\sin \frac{n \pi}{l} x$ $\mathrm{~d} x$


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$b_{n}$ $=$ $\frac{2}{l}$ $\int_{0}^{l}$ $f(x)$ $\sin \frac{n \pi}{l} x$ $\mathrm{~d} x$, 其中 $($ $n$ $=$ $1$, $2$, $\cdots$ $)$

利用奇延拓计算 $[0, l]$ 上非周期函数的傅里叶展开式(B027)

问题

已知函数 $f(x)$ 为 $[0, l]$ 上的非周期函数,并且,可以利用奇延拓构造出在 $[-l, l]$ 上为奇函数的 $G(x)$ $=$
$\left\{\begin{array}{ll} f(x), & 0 \leqslant x \leqslant l \\ -f(-x), & -l \leqslant x<0 \end{array}\right.$

则,以下关于函数 $f(x)$ 基于奇延拓的傅里叶展开式,正确的是哪个?

选项

[A].   $f(x)$ $\sim$ $\sum_{n=1}^{\infty}$ $b_{n}$ $\sin \frac{\pi}{n} x$

[B].   $f(x)$ $\sim$ $\sum_{n=0}^{\infty}$ $b_{n}$ $\sin \frac{n \pi}{l} x$

[C].   $f(x)$ $\sim$ $\sum_{n=1}^{\infty}$ $b_{n}$ $\csc \frac{n \pi}{l} x$

[D].   $f(x)$ $\sim$ $\sum_{n=1}^{\infty}$ $b_{n}$ $\sin \frac{n \pi}{l} x$


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$f(x)$ $\sim$ $\sum_{n=1}^{\infty}$ $b_{n}$ $\sin \frac{n \pi}{l} x$

利用偶延拓计算 $[0, l]$ 上非周期函数的傅里叶系数:$a_{n}$(B027)

问题

已知函数 $f(x)$ 为 $[0, l]$ 上的非周期函数,并且,其基于偶延拓的傅里叶展开式为:

$f(x)$ $\sim$ $\frac{a_{0}}{2}$ $+$ $\sum_{n=1}^{\infty}$ $a_{n}$ $\cos \frac{n \pi}{l} x$.

那么,上述式子中的傅里叶系数 $a_{n}$ $=$ $?$

选项

[A].   $a_{n}$ $=$ $\frac{1}{l}$ $\int_{0}^{l}$ $f(x)$ $\cos \frac{n \pi}{l} x$ $\mathrm{~d} x$

[B].   $a_{n}$ $=$ $\frac{2}{l}$ $\int_{0}^{l}$ $f(x)$ $\sin \frac{n \pi}{l} x$ $\mathrm{~d} x$

[C].   $a_{n}$ $=$ $\frac{2}{l}$ $\int_{0}^{l}$ $f(x)$ $\cos \frac{n \pi}{l} x$ $\mathrm{~d} x$

[D].   $a_{n}$ $=$ $\frac{2}{l}$ $\int_{0}^{l}$ $f(x)$ $\cos \frac{l \pi}{n} x$ $\mathrm{~d} x$


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$a_{n}$ $=$ $\frac{2}{l}$ $\int_{0}^{l}$ $f(x)$ $\cos \frac{n \pi}{l} x$ $\mathrm{~d} x$, 其中 $($ $n$ $=$ $0$, $1$, $2$, $\cdots$ $)$

利用偶延拓计算 $[0, l]$ 上非周期函数的傅里叶展开式(B027)

问题

已知函数 $f(x)$ 为 $[0, l]$ 上的非周期函数,并且,可以利用偶延拓构造出在 $[-l, l]$ 上为偶函数的 $G(x)$ $=$
$\left\{\begin{array}{ll} f(x), & 0 \leqslant x \leqslant l \\ f(-x), & -l \leqslant x < 0 \end{array}\right.$

则,以下关于函数 $f(x)$ 基于偶延拓的傅里叶展开式,正确的是哪个?

选项

[A].   $f(x)$ $\sim$ $\frac{a_{0}}{2}$ $+$ $\sum_{n=1}^{\infty}$ $a_{n}$ $\sin \frac{n \pi}{l} x$

[B].   $f(x)$ $\sim$ $\frac{a_{0}}{2}$ $-$ $\sum_{n=1}^{\infty}$ $a_{n}$ $\cos \frac{n \pi}{l} x$

[C].   $f(x)$ $\sim$ $\frac{a_{0}}{2}$ $+$ $\sum_{n=1}^{\infty}$ $a_{n}$ $\cos \frac{n \pi}{l} x$

[D].   $f(x)$ $\sim$ $2 a_{0}$ $+$ $\sum_{n=1}^{\infty}$ $a_{n}$ $\cos \frac{n \pi}{l} x$


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$f(x)$ $\sim$ $\frac{a_{0}}{2}$ $+$ $\sum_{n=1}^{\infty}$ $a_{n}$ $\cos \frac{n \pi}{l} x$

利用奇延拓计算 $[0, \pi]$ 上非周期函数的傅里叶系数:$b_{n}$(B027)

问题

已知函数 $f(x)$ 为 $[0, \pi]$ 上的非周期函数,并且,其基于奇延拓的傅里叶展开式为:

$f(x)$ $\sim$ $\sum_{n=1}^{\infty}$ $b_{n}$ $\sin n x$.

那么,上述式子中的傅里叶系数 $b_{n}$ $=$ $?$

选项

[A].   $b_{n}$ $=$ $\frac{1}{\pi}$ $\int_{0}^{\pi}$ $f(x)$ $\sin n x$ $\mathrm{~d} x$

[B].   $b_{n}$ $=$ $\frac{2}{\pi}$ $\int_{0}^{\pi}$ $f(x)$ $n$ $\sin x$ $\mathrm{~d} x$

[C].   $b_{n}$ $=$ $\frac{2}{\pi}$ $\int_{0}^{\pi}$ $f(x)$ $\cos n x$ $\mathrm{~d} x$

[D].   $b_{n}$ $=$ $\frac{2}{\pi}$ $\int_{0}^{\pi}$ $f(x)$ $\sin n x$ $\mathrm{~d} x$


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$b_{n}$ $=$ $\frac{2}{\pi}$ $\int_{0}^{\pi}$ $f(x)$ $\sin n x$ $\mathrm{~d} x$, 其中 $($ $n$ $=$ $1$, $2$, $\cdots$ $)$.

利用奇延拓计算 $[0, \pi]$ 上非周期函数的傅里叶展开式(B027)

问题

已知函数 $f(x)$ 为 $[0, \pi]$ 上的非周期函数,并且,可以利用奇延拓构造出在 $[-\pi, \pi]$ 上为偶函数的 $G(x)$ $=$
$\left\{\begin{array}{ll} f(x), & 0 \leqslant x \leqslant \pi \\ -f(-x), & -\pi \leqslant x<0 \end{array}\right.$

则,以下关于函数 $f(x)$ 基于奇延拓的傅里叶展开式,正确的是哪个?

选项

[A].   $f(x)$ $\sim$ $\sum_{n=1}^{\infty}$ $b_{n}$ $\sin x$

[B].   $f(x)$ $\sim$ $\sum_{n=0}^{\infty}$ $b_{n}$ $\sin n x$

[C].   $f(x)$ $\sim$ $\sum_{n=1}^{\infty}$ $b_{n}$ $\cos n x$

[D].   $f(x)$ $\sim$ $\sum_{n=1}^{\infty}$ $b_{n}$ $\sin n x$


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$f(x)$ $\sim$ $\sum_{n=1}^{\infty}$ $b_{n}$ $\sin n x$

利用偶延拓计算 $[0, \pi]$ 上非周期函数的傅里叶系数:$a_{n}$(B027)

问题

已知函数 $f(x)$ 为 $[0, \pi]$ 上的非周期函数,并且,其基于偶延拓的傅里叶展开式为:

$f(x)$ $\sim$ $\frac{a_{0}}{2}$ $+$ $\sum_{n=1}^{\infty}$ $a_{n}$ $\cos n x$.

那么,上述式子中的傅里叶系数 $a_{n}$ $=$ $?$

选项

[A].   $a_{n}$ $=$ $\frac{2}{\pi}$ $\int_{0}^{\pi}$ $f(x)$ $\sin n x$ $\mathrm{~d} x$

[B].   $a_{n}$ $=$ $\frac{2}{\pi}$ $\int_{0}^{\pi}$ $f(x)$ $\cos n x$ $\mathrm{~d} x$

[C].   $a_{n}$ $=$ $\frac{2}{\pi}$ $\int_{0}^{\pi}$ $f(x)$ $\cos x$ $\mathrm{~d} x$

[D].   $a_{n}$ $=$ $\frac{1}{\pi}$ $\int_{0}^{\pi}$ $f(x)$ $\cos n x$ $\mathrm{~d} x$


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$a_{n}$ $=$ $\frac{2}{\pi}$ $\int_{0}^{\pi}$ $f(x)$ $\cos n x$ $\mathrm{~d} x$, 其中 $($ $n$ $=$ $0$, $1$, $2$, $\cdots$ $)$


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