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高考申論題 111年 [電力工程] 工程數學

第 一 題

📖 題組:
考慮如下所示之初始值問題(initial-value problem): ( y'=\frac{dy}{dx}, y''=\frac{d^2y}{dx^2} ) 微分方程式:y''+3y'+2y=x 初始條件:y(0)=0、y'(0)=0 (每小題 7 分,共 14 分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

請求出本題目中之微分方程式的齊次解(homogeneous solution),該齊次解應為一般形式(general form)解。

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建立特徵方程式求解特徵根,再根據相異實根的情形寫出常係數線性微分方程式的齊次通解。

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【解題思路】利用特徵方程式(Characteristic Equation)求解常係數線性齊次微分方程式。 【詳解】 已知:對應的齊次微分方程式為 $y'' + 3y' + 2y = 0$

小題 (二)

請求出本初始值問題的精確解(exact solution)。

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利用未定係數法先求出非齊次方程式的特解,與齊次解相加得通解後,代入初始條件解出常數,獲得精確解。

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【解題思路】運用未定係數法求出非齊次特解,再由通解代入邊界條件以決定未知係數。 【詳解】 已知:非齊次微分方程式 $y'' + 3y' + 2y = x$,且 $y(0) = 0, y'(0) = 0$

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