问题


以下是关于大学数学的单项选择题,请直接给出正确答案的选项。
题目:微分方程 $y^{\prime \prime}+2 y^{\prime}+2 y=\mathrm{e}^{-x} \sin x$ 的特解形式为 ( ).
A. $\mathrm{e}^{-x}(a \cos x+b \sin x)$
B. $\mathrm{e}^{-x}(a \cos x+b x \sin x)$
C. $\mathrm{e}^{-x}(a x \cos x+b \sin x)$
D. $x \mathrm{e}^{-x}(a \cos x+b \sin x)$
答案是:

答案

模型 模型答案 正确答案
金声玉亮2.0

D
D
deepseekr1

微分方程 \( y'' + 2y' + 2y = e^{-x} \sin x \) 的特解形式可以通过以下步骤确定:

1. **求齐次方程的通解**:
对应的齐次方程为 \( y'' + 2y' + 2y = 0 \),其特征方程为 \( r^2 + 2r + 2 = 0 \)。
解得根为 \( r = -1 \pm i \),因此齐次方程的通解为 \( y_h = e^{-x} (C_1 \cos x + C_2 \sin x) \)。

2. **分析非齐次项与齐次解的关系**:
非齐次项为 \( e^{-x} \sin x \),其形式为 \( e^{\alpha x} \sin \beta x \)(其中 \( \alpha = -1 \),\( \beta = 1 \))。
由于 \( \alpha \pm \beta i = -1 \pm i \) 是特征方程的根,非齐次项与齐次解的基函数 \( e^{-x} \cos x \) 和 \( e^{-x} \sin x \) 重复。

3. **确定特解形式**:
根据微分方程理论,当非齐次项与齐次解重复时,特解需乘以 \( x \)。因此,特解应形如:
\[
y_p = x e^{-x} (a \cos x + b \sin x)
\]
对应选项 D。

**答案:D**
D
gpto1 正确答案是 D D
GPT-4o 题目:微分方程 \( y^{\prime \prime}+2 y^{\prime}+2 y=\mathrm{e}^{-x} \sin x \) 的特解形式为 ( ).

正确答案是:
A. \(\mathrm{e}^{-x}(a \cos x+b \sin x)\)
D
llama3.1-70B-Instruct

A
D
llama3.1-405B-Instruct

D
D
DeepSeek-Coder-V2 答案是: D. $x \mathrm{e}^{-x}(a \cos x+b \sin x)$ D
Qwen2-72B-Instruct 答案是: B. $\mathrm{e}^{-x}(a \cos x+b x \sin x)$

解析:给定的微分方程是一个非齐次线性微分方程,其非齐次项为 $\mathrm{e}^{-x} \sin x$。当非齐次项包含 $\mathrm{e}^{ax} \sin bx$ 或 $\mathrm{e}^{ax} \cos bx$ 的形式时,特解通常应选取形如 $\mathrm{e}^{ax}(A \cos bx + B \sin bx)$ 或其乘以 $x$ 的形式,以避免与齐次方程的解形式重复。给定方程的齐次解形式包含 $\mathrm{e}^{-x}(\cos x + \sin x)$,因此为了确保特解与齐次解不重复,应选择形如 $\mathrm{e}^{-x}(a \cos x+b x \sin x)$ 的形式,即选项 B。
D
baichuan4 B. $\mathrm{e}^{-x}(a \cos x+b x \sin x)$ D
doubao D。

特征方程为$r^2+2r+2=0$,解得特征根为$r=-1\pm i$。

而原方程右边为$\mathrm{e}^{-x} \sin x$,特解形式应为$x \mathrm{e}^{-x}(a \cos x+b \sin x)$。
D
minimax 为了确定微分方程 $y^{\prime \prime}+2 y^{\prime}+2 y=\mathrm{e}^{-x} \sin x$ 的特解形式,我们需要考虑非齐次项 $\mathrm{e}^{-x} \sin x$ 的形式。由于 $\mathrm{e}^{-x} \sin x$ 是一个指数函数与三角函数的乘积,我们可以尝试使用待定系数法来猜测特解的形式。

首先,我们注意到特征方程 $r^2 + 2r + 2 = 0$ 的根为复数根 $r = -1 \pm i$,这意味着齐次方程的通解形式为 $y_h = \mathrm{e}^{-x}(A \cos x + B \sin x)$,其中 $A$ 和 $B$ 是待定的常数。

对于非齐次项 $\mathrm{e}^{-x} \sin x$,我们尝试使用形式 $y_p = \mathrm{e}^{-x}(a x \cos x + b x \sin x)$ 作为特解的猜测,其中 $a$ 和 $b$ 是待定系数。我们使用 $x$ 乘以 $\cos x$ 和 $\sin x$ 是因为原方程的特征根是复数,这通常意味着我们需要在特解中包含 $x$ 的因子。

因此,正确答案是:
B. $\mathrm{e}^{-x}(a \cos x+b x \sin x)$
D
kimi 答案是:B. $\mathrm{e}^{-x}(a \cos x+b x \sin x)$ D
wenxinyiyan B. $\mathrm{e}^{-x}(a \cos x+b x \sin x)$ D
zhipu 首先,我们需要找到齐次方程 \( y'' + 2y' + 2y = 0 \) 的解。其特征方程为:

\[ r^2 + 2r + 2 = 0 \]

解这个特征方程:

\[ r = \frac{-2 \pm \sqrt{4 - 8}}{2} = \frac{-2 \pm \sqrt{-4}}{2} = -1 \pm i \]

所以齐次方程的通解为:

\[ y_h = e^{-x}(A \cos x + B \sin x) \]

接下来,我们需要找到非齐次方程 \( y'' + 2y' + 2y = e^{-x} \sin x \) 的特解。观察右端项 \( e^{-x} \sin x \),我们可以猜测特解的形式为 \( y_p = e^{-x}(a \cos x + b \sin x) \),但需要考虑齐次解的形式。

由于 \( e^{-x} \sin x \) 和齐次解 \( e^{-x}(A \cos x + B \sin x) \) 形式相同,我们需要将特解的形式乘以 \( x \) 来避免解的简并。因此,特解的形式应为:

\[ y_p = x e^{-x}(a \cos x + b \sin x) \]

综上所述,特解的形式为 \( x e^{-x}(a \cos x + b \sin x) \),所以正确答案是:

D. \( x e^{-x}(a \cos x + b \sin x) \)
D
gpto1 正确答案是 D D
deepseekv3 D D