高等學學課後習題詳解

2022-05-04 21:18:06 字數 4866 閱讀 5692

習題八1.填空題

(1)已知曲線上任一點(x,y)處的切線斜率為,且此曲線過點(0,2),則此曲線方程為

答案:(2)方程通過點(1,4)的特解為

答案:(3)一階線性方程的通解為

答案:(4)求解方程時,可作變換

答案:(5)求解方程時,可作變換

答案:(6)方程的通解為

答案:(7)方程的通解為

答案:(8)方程滿足的特解為

答案:(9)方程的特解形式為

答案:(10)方程的特解形式為

答案:2.選擇題

(1)微分方程是( )方程。

a. 一階線性非齊次b. 可分離變數

c. 齊次d. 二階微分

答案:a

(2)微分方程xdy–ydx=0是( )方程。

a. 一階線性b. 可分離變數

c. 齊次d. 常係數線性

答案:a,b,c

(3)微分方程是( )方程。

a. 可分離變數b. 一階線性非齊次

c. 一階常係數線性d. 二階

答案:a,b,c

(4)下列方程中是可分離變數方程的有( )。

ab.cd.

答案:a,c,d

(5)下列方程中為二階微分方程的是( )。

a. b.

cd.答案:b,c

(6)微分方程是( )方程。

a. 線性b. 常係數

c. 二階d. 非齊次

答案:a,b,c,d

(7)微分方程的通解為( )。

ab.cd.

答案:c

(8)微分方程的通解為( )。

ab.c. d.

答案:a

(9)微分方程的通解為( )。

ab.cd.

答案:a

(10)微分方程的解為( )。

ab.cd.

答案:b,d

(11)微分方程的通解為( )。

ab.cd.

答案:a

(12)方程的特解的形式為( )

a. b.

cd.答案:d

(13)方程的特解的形式為( )。

ab.cd.

答案:c

(14)微分方程的解有

a. b.

c. d.

答案:a,c,d

(15)微分方程的解有

ab.cd.

答案:a,b,c,d

(16)微分方程的通解是( )。

ab.c. d.

答案:d

3.給定一階微分方程。

(1)求它的通解;

(2)求過點(2,5)的特解;

(3)求出與直線相切的曲線方程。

解(1)兩邊取不定積分,得 ;

(2)把代入,得,所以過點的特解為;

(3)由題意,得解之得,所以,則。

4.物體在空氣中的冷卻速度與物體和介質的溫度差成正比。如果物體在20min內由100℃冷至60℃,那麼在多長時間內這個物體的溫度達到30℃(假設空氣溫度為20℃)?

解由題意得

兩邊積分,得,又

解之得所以,當時,,1小時內這個物體的溫度是30℃。

5.求下列各微分方程的通解

(12)

(34)

(5) (6)

(78)

(910)

解(1)分離變數,得,

兩邊積分,得 ;

(2)分離變數,得,

兩邊積分,得;

(3)分離變數,得,即,

兩邊積分,得;

(4)分離變數,得,

兩邊積分,得,即;

(5)分離變數,得,

兩邊積分,得,即 ;

(6)分離變數,得,

兩邊積分,得,

即,令,則有;

(7)分子分母同除以,得,

令,得,則有,代入方程,得,

化簡得,

兩邊積分,得,

即將代入上式,

得 ;

(8)分離變數得,即,,

兩邊積分得,即;

(9)令,得,則有,代入方程,得,

分離變數得, 兩邊積分得,即

將代入上式,得,;

(10)分子分母同除以,得,

令,得,則有,代入方程,得,

化簡得,

兩邊積分,得,

即將代入上式,得。

6.求下列微分方程滿足初始條件的特解

(1)(2)

(3)(4)

解(1)分離變數得,

兩邊積分得, 將初始條件代入通解中,得,

故所求特解為 ;

(2)分離變數得,

兩邊積分得, 將初始條件代入通解中,得,

故所求特解為 ;

(3)分離變數得,

兩邊積分得, 將初始條件代入通解中,得,

故所求特解為 ;

(4)分離變數得,

兩邊積分得, 將初始條件代入通解中,

得,故所求特解為。

7.求下列方程的通解

(1)(2)

(3)(4)

(5)(6)

解(1)因為,代入一階線性非齊次方程的通解公式,有;

(2)因為,代入一階線性非齊次方程的通解公式,

有= ;

(3)因為,代入一階線性非齊次方程的通解公式,

有= =;

(4)將原方程變形為,

其中,代入通解公式,得原方程的通解為

=;(5)因為,代入一階線性非齊次方程的通解公式,

有;(6)將原方程變形為,其中,

代入通解公式,得原方程的通解為

==,即。

8.求下列初值問題的解

(1)(2)

(3)(4)

解(1)因為,代入通解公式,

得原方程的通解為=,

將初始條件代入通解中得c=,故所求特解為 ;

(2)因為,代入通解公式,得原方程的通解為

=,將初始條件代入通解中得c=3,故所求特解為;

(3)將原方程變形為因為,代入通解公式,得原方程的通解為

=,將初始條件代入通解中得c=0,故所求特解為 ;

(4)將原方程變形為因為,代入通解公式,得原方程的通解為=,

將初始條件代入通解中得c=故所求特解為。

9.在某池塘內養魚,該比。已知在池塘內放養魚100尾,3個月後池塘內有魚250尾,求放養t月後魚數y(t)的公式。

答案:10.質量1g的質點受外力作用作直線運動,外力的大小與時間成正比,與質點運動的速度成反比。在t =10s時,速度等於50cm/s,外力為4×10–5n。

問從運動開始經過了一分鐘的速度是多少?

答案:11.鐳的衰變有如下規律:衰變速度與鐳的現存量成正比,由經驗材料得知,鐳經過2023年後,只餘原始量r0的一半。試求鐳在任意時刻t的含量r(t)與時間t的函式關係。

答案:(t的單位:年)

12.一質量為m的物體沿傾角為α的斜面由靜止開始下滑,摩擦力為kv + lp,其中p為物體對斜面的正壓力,v為運動速度,k、l為正常數。試求物體下滑速度的變化規律。

答案:13.跳傘員與降落傘共重150kg,當傘張開時,他以10m/s速度垂直下落。設空氣阻力與速度成正比,且當速度為5m/s時,空氣阻力為60kg。

試求跳傘員的下落速度與時間的關係及其極限速度(即當時間t→+∞時速度的極限)。

答案:;

14.若曲線和以[0, x]為底圍成的曲邊梯形的面積與縱座標y的n+1次冪成正比,已知,求此曲線的方程。

答案:15.求下列微分方程的通解或滿足初始條件的特解。

(12)

(3) (4)

(5)(6)

解(1)積分一次得,

繼續積分得,

所以方程的通解為;

(2)令,

代入原方程得,分離變數得,

兩邊積分得,即

積分得;

(3)令,

代入原方程得,分離變數得,

兩邊積分得,即,

積分得;

(4)令,

代入原方程得,分離變數得,

兩邊積分得,即,

積分得通解;

(5)令,代入原方程得,

分離變數得,兩邊積分得,

即,將初始條件代入,得,所以,即,積分得,再由初始條件得,代入上式整理得,即為初值問題的解;

(6)16.快艇以勻速v0=5公尺/秒在靜水上前進,當停止發動機後5秒鐘速度減至3公尺/秒,已知阻力與運動速度成正比。試求船速隨時間的變化規律。

答案:,其中

17.已知某車間容積為30×30×12m3,空氣中含有12%的co2(以容積計算)。現以co2含量為0.04%的新鮮空氣輸入,並以相同的速度排除混合氣體。

問每分鐘應輸入多少新鮮空氣,才能使車間中的空氣在10分鐘後co2的含量不超過0.06%(假定輸入的空氣與空氣能很快混合均勻)。

答案:*18.方程稱為伯努利(bernoulli)方程(其中均為的函式)。當或1時,這時方程是線性的;當時,這時方程雖然不是線性的,但利用變換可化為線性方程。

求得該線性方程的通解後,再用代替,便得到伯努利方程的通解。

試求方程的通解

答案:19.求下列方程的通解。

(12)

(34)

(56)

解(1)特徵方程為,

特徵根為,所以微分方程的通解為;

(2)特徵方程為,

特徵根為,所以微分方程的通解為;

(3)特徵方程為,

特徵根為,

所以微分方程的通解為;

(4)特徵方程為,

特徵根為,所以微分方程的通解為;

(5)特徵方程為,

特徵根為,所以微分方程的通解為;

(6)特徵方程為,

特徵根為

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