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常微分方程试题库试卷库2.doc

1、常微分方程期终考试试卷(1)一、 填空题(30%)1、方程有只含的积分因子的充要条件是( )。有只含的积分因子的充要条件是_。、_称为黎卡提方程,它有积分因子_。、_称为伯努利方程,它有积分因子_。、若为阶齐线性方程的个解,则它们线性无关的充要条件是_。、形如_的方程称为欧拉方程。、若和都是的基解矩阵,则和具有的关系是_。、当方程的特征根为两个共轭虚根是,则当其实部为_时,零解是稳定的,对应的奇点称为_。二、计算题()1、 、若试求方程组的解并求expAt、 、求方程经过(0,0)的第三次近 似解6.求的奇点,并判断奇点的类型及稳定性.三、证明题()、阶齐线性方程一定存在个线性无关解。常微分方

2、程期终试卷(2)一、填空题 30%1、 形如_的方程,称为变量分离方程,这里.分别为x.y的连续函数。2、 形如_的方程,称为伯努利方程,这里的连续函数.n3、 如果存在常数_对于所有函数称为在R上关于满足利普希兹条件。4、 形如_-的方程,称为欧拉方程,这里5、 设的某一解,则它的任一解_-。一、 计算题40%1.求方程 2.求程的通解。3.求方程的隐式解。 4.求方程二、 证明题30%1.试验证=是方程组x=x,x=,在任何不包含原点的区间a上的基解矩阵。2.设为方程x=Ax(A为nn常数矩阵)的标准基解矩阵(即(0)=E),证明: (t)=(t- t)其中t为某一值. 常微分方程期终试卷

3、(3) 一 . 解下列方程(10%*8=80%)2. =6-x 3. =24. x=+y 6. y-x(+)dx-xdy=08. 已知f(x)=1,x0,试求函数f(x)的一般表达式。 二 证明题(10%*2=20%)9. 试证:在微分方程Mdx+Ndy=0中,如果M、N试同齐次函数,且xM+yN0,则是该方程的一个积分因子。常微分方程期终试卷(4)一、填空题1、( )称为变量分离方程,它有积分因子( )。、当()时,方程称为恰当方程,或称全微分方程。、函数称为在矩形域上关于满足利普希兹条件,如果()。、对毕卡逼近序列,。、解线性方程的常用方法有()。、若为齐线性方程的个线性无关解,则这一齐线

4、性方程的所有解可表为()。、方程组()。、若和都是的基解矩阵,则和具有关系:()。、当方程组的特征根为两个共轭虚根时,则当其实部()时,零解是稳定的,对应的奇点称为()。、当方程组的特征方程有两个相异的特征根时,则当()时,零解是渐近稳定的,对应的奇点称为()。当()时,零解是不稳定的,对应的奇点称为()。、若是的基解矩阵,则满足的解()。二、计算题求下列方程的通解。、。、。、求方程通过的第三次近似解。求解下列常系数线性方程。、。、。试求下列线性方程组的奇点,并通过变换将奇点变为原点,进一步判断奇点的类型及稳定性:、。三、证明题。、 、设为方程(为常数矩阵)的标准基解矩阵(即,证明其中为某一值

5、。常微分方程期终考试试卷(5)一 填空题 (30分)1称为一阶线性方程,它有积分因子 ,其通解为 _ 。2函数称为在矩形域上关于满足利普希兹条件,如果 _ 。3 若为毕卡逼近序列的极限,则有_ 。4方程定义在矩形域上,则经过点(0,0)的解的存在区间是 _ 。5函数组的伏朗斯基行列式为 _ 。6若为齐线性方程的一个基本解组,为非齐线性方程的一个特解,则非齐线性方程的所有解可表为 _ 。7若是的基解矩阵,则向量函数= _是的满足初始条件的解;向量函数= _ 是的满足初始条件的解。8若矩阵具有个线性无关的特征向量,它们对应的特征值分别为,那么矩阵= _ 是常系数线性方程组的一个基解矩阵。9满足 _

6、 的点,称为驻定方程组。二 计算题 (60分)10求方程的通解。11求方程的通解。12求初值问题 的解的存在区间,并求第二次近似解,给出在解的存在区间的误差估计。13求方程的通解。14试求方程组的解 15试求线性方程组的奇点,并判断奇点的类型及稳定性。 三证明题 (10分) 16如果是满足初始条件的解,那么 常微分方程期终考试试卷(6)三 填空题 (共30分,9小题,10个空格,每格3分)。1、 当_时,方程M(x,y)dx+N(x,y)dy=0称为恰当方程,或称全 微分方程。2、_称为齐次方程。3、求=f(x,y)满足的解等价于求积分方程_的连续解。 4、若函数f(x,y)在区域G内连续,且

7、关于y满足利普希兹条件,则方程的解 y=作为的函数在它的存在范围内是_。5、若为n阶齐线性方程的n个解,则它们线性无关的充要条件是_。6、方程组的_称之为的一个基本解组。7、若是常系数线性方程组的基解矩阵,则expAt =_。8、满足_的点(),称为方程组的奇点。9、当方程组的特征根为两个共轭虚根时,则当其实部_时,零解是稳定的,对应的奇点称为_。二、计算题(共6小题,每题10分)。1、求解方程:=2、 2、解方程: (2x+2y-1)dx+(x+y-2)dy=03、讨论方程在怎样的区域中满足解的存在唯一性定理的条件,并求通过点(0,0)的一切解4、求解常系数线性方程:5、试求方程组的一个基解

8、矩阵,并计算6、试讨论方程组 (1)的奇点类型,其中a,b,c为常数,且ac0。三、证明题(共一题,满分10分)。试证:如果满足初始条件的解,那么 常微分方程期终试卷(7)一、选择题1阶线性齐次微分方程基本解组中解的个数恰好是( )个(A) (B)-1 (C)+1 (D)+22李普希兹条件是保证一阶微分方程初值问题解惟一的( )条件(A)充分 (B)必要 (C)充分必要 (D)必要非充分3. 方程过点共有( )个解(A)一 (B)无数 (C)两 (D)三4方程( )奇解(A)有一个 (B)有两个 (C)无 (D)有无数个5方程的奇解是( )(A) (B) (C) (D)二、计算题1.x=+y2

9、.tgydx-ctydy=03. 4. 5.三、求下列方程的通解或通积分1.2. 3. 四证明1.设,是方程的解,且满足=0,这里在上连续,试证明:存在常数C使得=C2在方程中,已知,在上连续求证:该方程的任一非零解在平面上不能与x轴相切常微分方程期终试卷(8)一、 填空(每空3分)1、 称为一阶线性方程,它有积分因子 ,其通解为 。2、函数称为在矩形域上关于满足利普希兹条件,如果 。3、若为阶齐线性方程的个解,则它们线性无关的充要条件是 。4、形如 的方程称为欧拉方程。5、若和都是的基解矩阵,则和具有的关系: 。6、若向量函数在域上 ,则方程组的解存在且惟一。7、当方程组的特征根为两个共轭虚

10、根时,则当其实部 ,零解是稳定的,对应的奇点称为 。二、 求下列方程的解1、 (6分)2、 (8分)3、 (8分)4、 (8分)5、 (6分)6、 (8分)7、 (8分)三、 求方程组的奇点,并判断奇点的类型和稳定性(8分)常微分期中测试卷(2) 一 . 解下列方程(10%*8=80%)1. 1. x=+y2. 2. tgydx-ctydy=03. 3. y-x(+)dx-xdy=04. 4. 2xylnydx+dy=05. =6-x6. =27. 已知f(x)=1,x0,试求函数f(x)的一般表达式。8一质量为m质点作直线运动,从速度为零的时刻起,有一个和时间成正比(比例系数为)的力作用在它

11、上面,此外质点又受到介质的阻力,这阻力和速度成正比(比例系数为)。试求此质点的速度与时间的关系。 二 证明题(10%*2=20%)1. 证明:如果已知黎卡提方程的一个特解,则可用初等方法求得它的通解。2 试证:在微分方程Mdx+Ndy=0中,如果M、N试同齐次函数,且xM+yN0,则是该方程的一个积分因子。常常微分方程期终试卷(9)一、填空题(每小题5分,本题共30分)1方程的任一解的最大存在区间必定是 2方程的基本解组是 3向量函数组在区间I上线性相关的_条件是在区间I上它们的朗斯基行列式4李普希兹条件是保证一阶微分方程初值问题解惟一的 条件5阶线性齐次微分方程的所有解构成一个 维线性空间6

12、向量函数组在其定义区间上线性相关的 条件是它们的朗斯基行列式,二、计算题(每小题8分,本题共40分)求下列方程的通解7. 8. 910求方程的通解11求下列方程组的通解 三、证明题(每小题15分,本题共30分)12设和是方程的任意两个解,求证:它们的朗斯基行列式,其中为常数13设在区间上连续试证明方程 的所有解的存在区间必为 常 常微分方程期终试卷(10)一、 填空(30分)1、称为齐次方程,称为黎卡提方程。2、如果在上连续且关于满足利普希兹条件,则方程存在唯一的解,定义于区间上,连续且满足初始条件,其中,。3、若1,2,是齐线性方程的个解,为其伏朗斯基行列式,则满足一阶线性方程。4、对逼卡逼

13、近序列,。5、若和都是的基解矩阵,则和具有关系。6、方程有只含的积分因子的充要条件是。有只含的积分因子的充要条件是。7、方程经过点的解在存在区间是。二、 计算(60分)1、 求解方程。解:所给微分方程可写成 即有 上式两边同除以,得 由此可得方程的通解为 即 2、 求解方程解:所给方程是关于可解的,两边对求导,有(1) 当时,由所给微分方程得;(2) 当时,得。因此,所给微分方程的通解为 , (为参数)而是奇解。3、 求解方程解:特征方程,故有基本解组,对于方程,因为不是特征根,故有形如的特解,将其代入,得,解之得,对于方程,因为不是特征根,故有形如的特解,将其代入,得,所以原方程的通解为4、

14、 试求方程组的一个基解矩阵,并计算,其中解:,均为单根,设对应的特征向量为,则由,得,取,同理可得对应的特征向量为,则,均为方程组的解,令,又,所以即为所求基解矩阵。5、 求解方程组的奇点,并判断奇点的类型及稳定性。解:令,得,即奇点为(2,-3)令,代入原方程组得,因为,又由,解得,为两个相异的实根,所以奇点为不稳定鞍点,零解不稳定。6、 求方程经过(0,0)的第二次近似解。解:,。三、 证明(10分)假设不是矩阵的特征值,试证非齐线性方程组 有一解形如 其中,是常数向量。证:设方程有形如的解,则是可以确定出来的。事实上,将代入方程得,因为,所以, (1)又不是矩阵的特征值,所以存在,于是由

15、(1)得存在。故方程有一解常微分方程期终试卷(11)一 填空1 称为一阶线性方程,它有积分因子 ,其通解为 。2 称为黎卡提方程,若它有一个特解 y(x),则经过变换 ,可化为伯努利方程。3若(x)为毕卡逼近序列的极限,则有(x) 。4若(i=1,2,n)是齐线形方程的n 个解,w(t)为其伏朗斯基行列式,则w(t)满足一阶线性方程 。5若(i=1,2,n)是齐线形方程的一个基本解组,x(t)为非齐线形方程的一个特解,则非齐线形方程的所有解可表为 。6如果A(t)是nn矩阵,f(t)是n维列向量,则它们在 atb上满足 时,方程组x= A(t) x+ f(t)满足初始条件x(t)=的解在atb

16、上存在唯一。7若(t)和(t)都是x= A(t) x的 基解矩阵,则(t)与(t)具有关系:。8若(t)是常系数线性方程组的 基解矩阵,则该方程满足初始条件的解=_9.满足 _的点(),称为方程组的奇点。10当方程组的特征根为两个共轭虚根时,则当其实部_ 时,零解是稳定的,对应的奇点称为 _ 。二计算题(60分)123求方程经过(0,0)的第三次近似解45若试求方程组的解并求expAt6.求的奇点,并判断奇点的类型及稳定性.三.证明题(10分)设及连续,试证方程dy-f(x,y)dx=0为线性方程的充要条件是它有仅依赖与x的积分因子.常微分方程期终测试卷(12) 一、填空题(30%) 1若y=

17、y1(x),y=y2(x)是一阶线性非齐次方程的两个不同解,则用这两个解可把其通解表示为 2方程满足解的存在唯一性定理条件的区域是 3连续是保证方程初值唯一的 条件一条积分曲线. 4. 线性齐次微分方程组的一个基本解组的个数不能多于 个,其中, 5二阶线性齐次微分方程的两个解,成为其基本解组的充要条件是 6方程满足解的存在唯一性定理条件的区域是 7方程的所有常数解是 8方程所有常数解是 9线性齐次微分方程组的解组为基本解组的 条件是它们的朗斯基行列式 10阶线性齐次微分方程线性无关解的个数最多为 个二、计算题(40%) 求下列方程的通解或通积分: 1. 2 3 4 5 三、证明题(30%)1试

18、证明:对任意及满足条件的,方程 的满足条件的解在上存在 2设在上连续,且,求证:方程的任意解均有3设方程中,在上连续可微,且,求证:该方程的任一满足初值条件的解必在区间上存在 常微分方程期终试卷(13) 一、填空题(30分)1、 方程M(x,y)dx+N(x,y)dy=0有只含x的积分因子的充要条件是( ),有只含y的积分因子的充要条件是 ( )。2、 求=f(x,y)满足的解等价于求积分方程(y=y+)。3、 方程定义在矩形域R:-2上,则经过点(0,0)的即位存在区间是()。4、 若X(t)(I=1,2,n)是齐线性方程的 n个解,W(t)为伏朗斯基行列式,则W(t)满足一阶线性方程((t

19、)+a(t)W(t)=0)。5、 若X(t), X(t) ,X(t)为n阶齐线性方程的n 个解,则它们线性无关的充要条件是(WX(t), X(t) ,X(t)0)。6、 在用皮卡逐步逼近法求方程组=A(t)X+f(x),X(t)=的近似解时,则)。7、 当方程的特征根为两个共扼虚根时,则当其实部(为零)时,零解是稳定的,对应的奇点称为(稳定中心)。8、 满足(X(x,y)=0,Y(x,y)=0)的点(x), 称为方程组的奇点。9、 若都是=A(t)X的基解矩阵,则 具有关系:()。10、 形如(x+ax+的方程称为欧拉方程。 二、计算题求下列方程的通解()、(xy+解:因为又因为所以方程有积分

20、因子:u(x)= 方程两边同乘以得:也即方程的解为、解:令,则即从而又故原方程的通解为t为参数、求方程经过(,)的第三次近似解解:、求的通解解:齐线性方程的特征方程为故齐线性方程的一个基本解组为,因为不是特征方程的特征根所以原方有形如的特解将代入原方程,比较t的同次幂系数得:故有解之得:,所以原方程的解为:、试求:的基解矩阵解:记A=,又得,均为单根设对应的特征向量为,则由得取同理可得对应的特征向量为:则均为方程组的解令又所以即为所求。、试求的奇点类型及稳定性解:令,则:因为,又由得解之得为两相异实根,且均为负故奇点为稳定结点,对应的零解是渐近稳定的。7. 一质量为m的质点作直线运动,从速度等于零的时刻起,有一个和时间成正比(比例系数为k1)的力作用在它上面,此质点又受到介质的阻力,这阻力和速度成正比(比例系数为k2)。试求此质点的速度与时间的关系。解:由物理知识得:根据题意:故:即:(*)式为一阶非齐线性方程,根据其求解公式有又当t=0时,V=0,故c=因此,此质点的速度与时间的关系为:

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