问答题(1999年理工数学Ⅰ

设函数y(x)(x≥0)二阶可导,且y' (x)>0,y(0)=1.过曲线y=y(x)上任意一点P(x,y)作该曲线的切线及x轴的垂线,上述两直线与x轴所围成的三角形的面积记为S1,区间[0,x]上以y=y(x)为曲边的曲边梯形面积记为S2,并设2S1-S2恒为1,求此曲线y=y(x)的方程.

答案解析

曲线y=y(x)在点P(x,y)处的切线方程为Y-y=y'(X-x),它与x轴的交点为(x-y/y' ,0).由于y' (x)>0,y(0)=1,因此y(x)>0(x>0),于是S1=1/2 y|x-(x-y/y' )|=y2/2y',又S2=y(t) dt.根据已知条件2S1-S2=1,有y2/y'-y(t) dt=1,代入y(0)=1...

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讨论

考虑方程x''+k2 x=f(t),其中k为常数,函数f(t)于0≤t<+∞上连续。(1)当k≠0时求上述方程满足初始条件x(0)=1,x' (0)=-1的解。(2)证明当k=0时上述方程的通解可表示为x=c1+c2 t+(t-s)f(s)ds 其中c1,c2为任意常数。

证明微分方程初值问题:的解在α<t<β上存在且惟一,其中a(t),b(t)均在区间α<t<β上连续,α<x_0<β,x_0为任意实数。

设y=φ(x)满足微分不等式dy/dx+a(x)y≤0 其中函数a(x)在x≥0上连续,证明:φ(x)≤φ(0) ,(x≥0).

北京大学齐次微分方程

证明方程dx/dt=Ax(A为n×n实矩阵)有以ω(ω≠0)为周期的周期解的充要条件是系数矩阵A至少有一个形如i 2πμ/ω的特征根,其中μ为整数。

差分方程△yt = t的通解为____________________.

对于R上的连续且绝对可积的复数值函数f(x),定义R上的函数(Sf)(x):(Sf)(x)=e2πiux f(u)du.(i)问答题(10分) 求S(1/(1+x2))和S(1/(1+x2)2 )的显示表达式。(ii)问答题(15分)对任意整数k,记fk(x)=(1+x2)-1-k.假设k≥1,找到常数c1,c2使得函数y=(Sfk)(x)满足二阶常微分方程xy''+c1y'+c2xy=0.

若f(x):(0,π)→R连续,f(x)>0,f(π/2)=1,且对于任意的x∈(0,π)满足dt/(f2(t))=-cosx/(f(x)),求f(x)的表达式.

北京大学齐次微分方程

考虑线性方程组dx/dt=A(t)x+f(t) (1)其中A(t),f(t)以ω为周期,A(t)为n×n的矩阵函数,f(t)为n维向量函数。设x1 (t),x2 (t),…,xn (t)是对应齐次方程组dx/dt=A(t)x (2)的基本解组,满足初始条件:x1 (0)=,x2 (0)=,…,xn (0)= 证明:1.设x=φ(t)是(1)的解,则x=φ(t)是(1)的以ω为周期的周期解的充要条件是φ(0)=φ(ω)。2.对于任何连续的周期函数f(t),f(t)=f(t+ω),方程组(1)有惟一的周期解(周期为ω)的充要条件是矩阵X(ω)=[x1 (ω)…xn (ω)]没有等于1的特征根。