题目
5.若 (x)=(e)^3xcos x 为微分方程 ''+py'+qy=0 的解,则常数p和q的值-|||-为 ()-|||-A. p=-6 ,q=10 B. p=-6 ,q=-10-|||-C. p=6 ,q=-10 D. p=6 ,q=10

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查二阶线性齐次微分方程的解与特征方程的关系,以及通过代入法确定微分方程系数的能力。
解题核心思路:
- 特征方程法:根据解的形式 $y = e^{3x}\cos x$,推断特征方程的复根,进而写出特征方程,得到 $p$ 和 $q$ 的值。
- 代入法:将已知解代入微分方程,通过求导并整理方程,解出 $p$ 和 $q$。
破题关键点:
- 识别解的结构:$e^{3x}\cos x$ 对应特征根 $3 \pm i$,特征方程为 $(r-3-i)(r-3+i)=0$,展开后可得 $p$ 和 $q$。
- 代入验证:通过计算 $y''$、$y'$ 并代入方程,联立方程组求解 $p$ 和 $q$。
方法一:特征方程法
- 确定特征根:
解 $y = e^{3x}\cos x$ 对应特征根为 $3 \pm i$。 - 构造特征方程:
特征方程为 $(r-3-i)(r-3+i) = r^2 -6r +10 = 0$,对应微分方程 $y'' -6y' +10y = 0$,即 $p=-6$,$q=10$。
方法二:代入法
- 求导:
- $y = e^{3x}\cos x$
- $y' = e^{3x}(3\cos x - \sin x)$
- $y'' = e^{3x}(8\cos x -6\sin x)$
- 代入方程:
$y'' + p y' + q y = e^{3x}\left[(8\cos x -6\sin x) + p(3\cos x - \sin x) + q\cos x\right] = 0$ - 整理系数:
- $\cos x$ 的系数:$8 + 3p + q = 0$
- $\sin x$ 的系数:$-6 - p = 0$
- 解方程组:
- 由 $\sin x$ 系数得 $p = -6$
- 代入 $\cos x$ 系数得 $q = 10$