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2xy-二分之三x²-二分之五y²+2
评分及理由
(1)得分及理由(满分5分)
学生给出的答案是 \(2xy - \frac{3}{2}x^2 - \frac{5}{2}y^2 + 2\),而标准答案是 \(3x^2 - 4xy + 5y^2 = 4\)。
首先,学生答案中的分数形式(二分之三、二分之五)可以转换为标准数学符号 \(\frac{3}{2}\) 和 \(\frac{5}{2}\),但整体表达式与标准答案不一致。标准答案是一个隐式方程,而学生答案是一个表达式,未明确等于某个常数,这可能表示学生试图给出通解或特解的形式,但未正确应用初始条件 \(y(1) = 1\)。
其次,从微分方程 \((2y - 3x)dx + (2x - 5y)dy = 0\) 出发,这是一个恰当微分方程。验证其恰当性:设 \(M = 2y - 3x\),\(N = 2x - 5y\),则 \(\frac{\partial M}{\partial y} = 2\),\(\frac{\partial N}{\partial x} = 2\),相等,故为恰当微分方程。求解时,需找到势函数 \(F(x, y)\) 使得 \(F_x = M\) 和 \(F_y = N\)。积分 \(F_x = M\) 得 \(F = 2xy - \frac{3}{2}x^2 + h(y)\),再求导 \(F_y = 2x + h'(y) = N = 2x - 5y\),得 \(h'(y) = -5y\),积分得 \(h(y) = -\frac{5}{2}y^2 + C\),因此通解为 \(2xy - \frac{3}{2}x^2 - \frac{5}{2}y^2 = C\)。应用初始条件 \(y(1) = 1\):代入得 \(2(1)(1) - \frac{3}{2}(1)^2 - \frac{5}{2}(1)^2 = C\),计算得 \(2 - 1.5 - 2.5 = -2\),所以 \(C = -2\),即特解为 \(2xy - \frac{3}{2}x^2 - \frac{5}{2}y^2 = -2\)。学生答案中写的是 \(+2\),而非 \(-2\),且未写成等式形式,这表示计算错误或表达不完整。
此外,标准答案 \(3x^2 - 4xy + 5y^2 = 4\)...
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