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:设常系数线性齐次方程的特解方程有根 $r_{1,2}=-1, r_{3,4}= \pm \mathrm{i}$, 则此方程的通解为
A. $y=C_1 \mathrm{e}^{-x}+(C_2+x) \cos x+C_3 \sin x$
B. $y=C_1 \mathrm{e}^{-x}+C_2 \cos x+C_3 \sin x$
C. $y=C_1 \mathrm{e}^{-x}+C_2 \cos x+C_3 x \sin x$
D. $y=(C_1+C_2 x) \mathrm{e}^{-x}+C_3 \cos x+C_4 \sin x$
答案是:

答案

模型 模型答案 正确答案
金声玉亮2.0

D
D
deepseekr1

答案:D. $y=(C_1+C_2 x) \mathrm{e}^{-x}+C_3 \cos x+C_4 \sin x$

解析:
特征根 $r_{1,2}=-1$ 表示 **二重实根**,对应通解部分为 $(C_1 + C_2 x) \mathrm{e}^{-x}$;
根 $r_{3,4}= \pm \mathrm{i}$ 表示 **单重复根**,对应通解部分为 $C_3 \cos x + C_4 \sin x$。
选项 D 正确组合了这两部分,符合常系数线性齐次方程通解的结构。其他选项在根的重数或是否需要引入 $x$ 项上存在错误。
D
gpto1 答案是: D D
GPT-4o D. $y=(C_1+C_2 x) \mathrm{e}^{-x}+C_3 \cos x+C_4 \sin x$ D
llama3.1-70B-Instruct

D
D
llama3.1-405B-Instruct

D
D
DeepSeek-Coder-V2 答案是: D. $y=(C_1+C_2 x) \mathrm{e}^{-x}+C_3 \cos x+C_4 \sin x$ D
Qwen2-72B-Instruct D. $y=(C_1+C_2 x) \mathrm{e}^{-x}+C_3 \cos x+C_4 \sin x$ D
baichuan4 B D
doubao D。

有一对共轭复根±i 时,通解会出现 cosx 和 sinx 项;有二重根-1 时,通解会出现$(C_1+C_2x)e^{-x}$的形式,综合可得 D 选项正确。
D
minimax 根据题目中给出的特征根,我们可以知道方程的通解由实部和虚部的解组成。特征根 $r_{1,2}=-1$ 对应于实部的解,而特征根 $r_{3,4}=\pm \mathrm{i}$ 对应于虚部的解。

对于实部的解,特征根 $r_{1,2}=-1$ 对应的解是 $y_1=C_1 \mathrm{e}^{-x}$ 和 $y_2=C_2 x \mathrm{e}^{-x}$。

对于虚部的解,特征根 $r_{3,4}=\pm \mathrm{i}$ 对应的解是 $y_3=C_3 \cos x$ 和 $y_4=C_4 \sin x$。

将这两部分合并,我们得到方程的通解为:

$$y=C_1 \mathrm{e}^{-x}+C_2 x \mathrm{e}^{-x}+C_3 \cos x+C_4 \sin x$$

这与选项 D 相匹配。

答案是: D. $y=(C_1+C_2 x) \mathrm{e}^{-x}+C_3 \cos x+C_4 \sin x$
D
kimi B. $y=C_1 \mathrm{e}^{-x}+C_2 \cos x+C_3 \sin x$ D
wenxinyiyan D. $y=(C_1+C_2 x) \mathrm{e}^{-x}+C_3 \cos x+C_4 \sin x$ D
zhipu 正确答案是 D。

解析:
对于常系数线性齐次微分方程,其特征方程的根决定了通解的形式。

题目中给出的特征根为 \( r_{1,2} = -1 \) 和 \( r_{3,4} = \pm i \)。

1. 对于实根 \( r = -1 \),对应的解形式为 \( C_1 e^{-x} \)。
2. 对于复根 \( r = \pm i \),对应的解形式为 \( C_3 \cos x + C_4 \sin x \)。

此外,由于 \( r = -1 \) 是重根,因此还需要乘以 \( x \) 的项,即 \( (C_1 + C_2 x) e^{-x} \)。

综合以上分析,方程的通解应为:
\[ y = (C_1 + C_2 x) e^{-x} + C_3 \cos x + C_4 \sin x \]

所以,正确答案是 D。
D
gpto1 答案是: D D
deepseekv3 D D