(1)特征方程 r2−4r+8=0 的根为 2±2i,均为单根。将右端拆为 e2x+e2xcos2x,按叠加原理分别确定特解形式。
(2)对 e2x,实数 2 不是特征根,因为 22−4⋅2+8=4=0,所以设 y1∗=Ae2x。对 e2xcos2x,对应复数 2+2i 是单特征根,需乘一个 x,并同时保留正弦、余弦项,设 y2∗=xe2x(Bcos2x+Csin2x)。相加得
y∗=Ae2x+xe2x(Bcos2x+Csin2x),
即选 C。
(3)验证系数可以确定。第一项代入方程左端得 4Ae2x,故 A=41。令 u=e2x(Bcos2x+Csin2x),它满足齐次方程。由乘积求导,第二项代入左端为
(xu)′′−4(xu)′+8xu=x(u′′−4u′+8u)+2u′−4u=e2x(4Ccos2x−4Bsin2x).
与 e2xcos2x 比较得 C=41,B=0,于是 y∗=4e2x+xe2x4sin2x 确实是特解。
(4)A、B 的三角部分没有乘 x,本身是齐次解,不能产生右端三角项。D 的第一项 Axe2x 代入左端为 4Axe2x,无法配出 e2x。故 C 是唯一正确形式。