先求解齐次方程y''+y=0的通解:特征方程是r^2+1=0,根是±i,所以两个线性无关的特解是sinx和cosx,齐次方程的特解是y=C1×sinx+C2×cosx
在求非齐次方程的一个特解,因为±i是特征方程的单根,所以非齐次方程的一个特解是Y=x[(ax+b)sinx+(cx+d)cosx],则
Y'=(-cx^2+2ax-dx+b)sinx+(ax^2+bx+2cx+d)cosx
Y''=(-ax^2-bx-4cx+2a-2d)sinx+(-cx^2+4ax-dx+2b+2c)cosx
代入原方程得:(-4cx+2a-2d)sinx+(4ax+2b+2c)cosx=xcosx
所以,-4cx+2a-2d=0,4ax+2b+2c=x
得a=1/4,b=c=0,d=1/4,所以Y=1/4×(x^2sinx+xcosx)
所以,原方程的通解是y=1/4×(x^2sinx+xcosx)+C1×sinx+C2×cosx
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你补充的内容是错误的,当自由项f(x)=e^(αx)[P(x)cosβx+Q(x)sinβx],P(x)是次数是m,Q(x)的次数是l,特解的形式是
y*=x^k×e^(αx)[R(x)cosβx+S(x)sinβx],R(x)、S(x)的次数n=max{m,l}
当α±βi不是特征方程的根时,k=0,
当α±βi是特征方程的单根时,k=1