化简为 Y′′(t)−9Y(t)=0,其中 Y(t)=y(et);y(x)=2x3(x>0)。
5223。
(1)在 x>0 上按题设令 x=et,记 Y(t)=y(et)。链式法则给出 Y′=xy′,再次求导得 Y′′=xy′+x2y′′,所以 xy′=Y′、x2y′′=Y′′−Y′。原方程化为
(2)特征方程 r2−9=0 的根为 ±3,故 Y=C1e3t+C2e−3t,换回原变量得 y=C1x3+C2x−3。其导数为 y′=3C1x2−3C2x−4,代入初值得
解得 C1=2,C2=0,所以 y=2x3。(3)核对:y′=6x2、y′′=12x,故 x2y′′+xy′−9y=12x3+6x3−18x3=0,且两个初值均满足。
由第一问,所求积分为 I=∫122x34−x2dx。把 2xdx 与根号内的导数配合,令 u=4−x2,则 x2=4−u、du=−2xdx;x=1 时 u=3,x=2 时 u=0。因此