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评分及理由
(1)得分及理由(满分4分)
学生作答:\(-\frac{1}{2}e^{x}+\frac{1}{2}e^{3x}-xe^{2x}\)
标准答案:\(y = e^{3x} - e^{x} - xe^{2x}\)
理由:学生答案与标准答案在形式上不一致,但通过代数变换可验证其正确性。学生答案可整理为\(\frac{1}{2}e^{3x} - \frac{1}{2}e^{x} - xe^{2x}\),而标准答案为\(e^{3x} - e^{x} - xe^{2x}\)。两者相差一个常数因子,但需检查是否满足初始条件\(y(0)=0\)和\(y'(0)=1\)。
计算学生答案:
\(y(0) = -\frac{1}{2}e^{0} + \frac{1}{2}e^{0} - 0 \cdot e^{0} = -\frac{1}{2} + \frac{1}{2} = 0\)
\(y'(x) = -\frac{1}{2}e^{x} + \frac{3}{2}e^{3x} - e^{2x} - 2xe^{2x}\)
\(y'(0) = -\frac{1}{2} + \frac{3}{2} - 1 - 0 = 0\),但标准初始条件要求\(y'(0)=1\),这里得到0,不满足。
然而,学生答案实际上是标准答案的线性组合错误。实际上,正确解应为齐次解加特解的形式。给定三个解,齐次方程的解应为它们的差,如\(y_1 - y_3 = e^{3x}\)和\(y_2 - y_3 = e^{x}\),因此齐次解为\(C_1 e^{3x} + C_2 e^{x}\),特解为\(-xe^{2x}\)。通解为\(y = C_1 e^{3x} + C_2 e^{x} - xe^{2x}\)。代入初始条件:
\(y(0) = C_1 + C_2 = 0\)
\(y'(0) = 3C_1 + C_2 - 1 = 1\)(因为特解导数在0处为-1)
解得\(C_1 = 1\), \(C_2 = -1\),因此正确解为\(e^{3x} - e^{x} - xe^{2x}\)。
学生答案的系数为\(-\frac{1}{2}\)和\(\frac{1}{2}\),这会导致初始条件不满足(如上计算\(y'(0)=0\)而非1)。因此,学生答案错误,核心逻辑错误,扣4分。...
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