作变换t=tanx,将微分方程cos^4x(d^2y⼀dx^2)+2cos^2x(1-sinxco

2024-11-26 15:47:07
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回答1:

t=tanx, (cosx)^2=1/(1+t^2)

x=arctant

dx/dt=1/(1+t^2)

dy/dx=(dy/dt)/(dx/dt)=(1+t^2)y', 这里y'氏判是对t的导数

d^2y/dx^2=d(dy/dx)/dx=d[(1+t^2)y']/dx=d[(1+t^2)y']/dt /(dx/dt)=[2ty'+(1+t^2)y"](1+t^2)

正弦函数的导数

假设正弦函数y=sin x(x的单位拍核搭为弧度)上有一点(x,y)和另一点(x+δx,y+δy):

d/dx(sin x)

=limδx→0 δy/δx

=limδx→0 [sin (x+δx)-sin x]/δx

=limδx→袭拿0 2[cos 0.5(2x+δx)][sin 0.5(δx)]/δx (sin A-sin B=2[cos 0.5(A+B)][sin 0.5(A-B)])

=limδx→0 [cos 0.5(2x+δx)][sin 0.5(δx)]/0.5δx (两边除以2)

=limδx→0 [cos 0.5(2x+δx)]×[sin 0.5(δx)]/0.5δx

回答2:

t=tanx, (cosx)^2=1/(1+t^2)
x=arctant
dx/dt=1/(1+t^2)
dy/dx=(dy/dt)/(dx/dt)=(1+t^2)y', 这里y'是对启亮t的导数
d^2y/dx^2=d(dy/dx)/dx=d[(1+t^2)y']/dx=d[(1+t^2)y']/dt /(dx/dt)=[2ty'+(1+t^2)y"](1+t^2)
代返培入原方程得:
[2ty'+(1+t^2)y"]/(1+t^2)+2/(1+t^2)*(1- t/(1+t^2))*(1+t^2)y'+y=t
化简得:y"+2y'+y=t
特征根为二重根-1, 通项为y=(c1t+c2)e^(-t)
设特解为y*=at+b, 代入得:2a+at+b=t,得悄世宽:a=1, b=-2
因此有y=(c1t+c2)e^(-t)+t-2
所以原方程的解为y(x)=(c1 tanx+c2)e^(-tanx)+tanx-2