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2013年考研数学(一)考试试题 - 第10题回答
高等数学
发布于2025年11月8日 17:48
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评分及理由

(1)得分及理由(满分4分)

学生作答:$C_{1}e^{3x}+C_{2}e^{x}-xe^{2x}$

标准答案:$y=c_{1}\left(e^{3 x}-e^{x}\right)+c_{2} e^{x}-x e^{2 x}$

分析:学生给出的通解形式与标准答案在结构上存在差异。根据二阶常系数非齐次线性微分方程解的结构理论,通解应包含对应齐次方程的通解加上非齐次方程的一个特解。已知三个解$y_1,y_2,y_3$中,$y_3=-xe^{2x}$显然是一个特解。齐次方程的通解应由线性无关的齐次解构成。

通过计算:$y_1-y_3=(e^{3x}-xe^{2x})-(-xe^{2x})=e^{3x}$,$y_2-y_3=(e^{x}-xe^{2x})-(-xe^{2x})=e^{x}$。但$e^{3x}$和$e^{x}$线性相关吗?实际上它们线性无关,但标准答案中采用了$e^{3x}-e^{x}$和$e^{x}$作为齐次解的基础,这两个函数线性无关且能生成相同的齐次解空间。

学生的答案$C_{1}e^{3x}+C_{2}e^{x}-xe^{2x}$在数学上是正确的,因为:

  1. 它包含了齐次方程的两个线性无关解$e^{3x}$和$e^{x}$
  2. 它包含了非齐次方程的一个特解$-xe^{2x}$
  3. 它满足二阶常系数非齐次线性微分方程通解的结构要求

虽然形式与标准答案不同,但根据"思路正确不扣分"的原则,学生的解答在数学上是等价且正确的。

得分:4分

题目总分:4分

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