问答题 设φ(x)是以2π为周期的连续函数,且φ'(x)=φ(x),φ(0)=0. (1)求方程y'+ysinx=φ(x)e cosx 的通解; (2)在(1)中方程是否有以2π为周期的解?若有,请写出所需条件,若没有,请说明理由.
【正确答案】正确答案:本题考查微分方程的求解与解的讨论,尤其是(2)关于解的讨论,是考试中的重点,请复习备考的学生重视. (1)该方程为一阶非齐次线性微分方程,通解为 y=e -∫sin xdx [∫φ(x)e cos x e ∫sin xdx dx+C]=e cos x [∫φ(x)e cos x .e -cos x dx+C] =e cos x [∫φ(x)dx+C]=e cos x [Ф(x)+C](C为任意常数). (2)因通解中 cos x 为2 π为周期的函数,故只需Ф(x+2π)=Ф(x)即可.因为Ф'(x)=φ(x),所以Ф(x)=∫ 0 x φ(t)dt+C 1 ,又Ф((0)=0,于是Ф(x)=∫ 0 x φ(t)dt.而 Ф(x+2π)=∫ 0 x+2π φ(t)dt=∫ 0 x φ(t)dt+∫ x x+2π φ(t)dt=Ф(x)+∫ 0 φ(t)dt, 所以,当∫ 0 φ(t)dt,时,Ф(x+2π)=Ф(x),即Ф(x)以2π为周期. 因此,当∫ 0 φ(t)dt=0时,方程有以2π为周期的解.
【答案解析】