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高等数学单元测试(微分方程)

数 学

单选题 (共 5 题 ),每题只有一个选项正确
函数 $y=C_1 e ^x+G_2 e ^{-2 x}+x e ^x$ 满足的一个微分方程是( )。
$\text{A.}$ $y^{\prime \prime}-y^{\prime}-2 y=3 x e ^x$ $\text{B.}$ $y^{\prime \prime}-y^{\prime}-2 y=3 e ^x$ $\text{C.}$ $y^{\prime \prime}+y^{\prime}-2 y=3 x e ^x$ $\text{D.}$ $y^{\prime \prime}+y^{\prime}-2 y=3 e ^x$

设函数 $y=y(x)$ 由方程 $y+x e^y=\ln 5$ 所确定,则 $y^{\prime}(0)=(\quad)$ .
$\text{A.}$ -5 $\text{B.}$ $\frac{1}{5}$ $\text{C.}$ 5 $\text{D.}$ $-\frac{1}{5}$

微分方程 $y^{\prime \prime}+2 y^{\prime}+2 y= e ^{-x}(\cos x+1)$ 的特解形式为 ( ).
$\text{A.}$ $e ^{-x}(a \cos x+b \sin x+c)$ $\text{B.}$ $x e ^{-x}(a \cos x+b \sin x+c)$ $\text{C.}$ $e ^{-x}(a x \cos x+b x \sin x+c)$ $\text{D.}$ $e ^{-x}(a \cos x+b \sin x+c x)$

如果对微分方程 $y^{\prime \prime}-2 a y^{\prime}+(a+2) y=0$ 的任一解 $y(x)$, 反常积分 $\int_0^{+\infty} y(x) d x$ 均收敛, 那么 $a$ 的取值范围是( )
$\text{A.}$ $(-2,-1]$ $\text{B.}$ $(-\infty,-1]$ $\text{C.}$ $(-2,0)$ $\text{D.}$ $(-\infty, 0)$

设 $y=y(x)$ 是微分方程 $y^{\prime \prime}-a y^{\prime}+b y=0$ 的解,其中常数 $a < 0, b>0$ ,且某点 $x=x_0$ 处的函数值 $y\left(x_0\right)$ 及导数值 $y^{\prime}\left(x_0\right)$ 已知,则 $\lim _{x \rightarrow+\infty} y(x)(\quad)$ .
$\text{A.}$ 与参数 $a, b$ 有关,与 $y\left(x_0\right)$ 及 $y^{\prime}\left(x_0\right)$ 也有关 $\text{B.}$ 与参数 $a, b$ 无关,与 $y\left(x_0\right)$ 及 $y^{\prime}\left(x_0\right)$ 有关 $\text{C.}$ 与参数 $a, b$ 有关,与 $y\left(x_0\right)$ 及 $y^{\prime}\left(x_0\right)$ 无关 $\text{D.}$ 与参数 $a, b$ 无关,与 $y\left(x_0\right)$ 及 $y^{\prime}\left(x_0\right)$ 也无关

填空题 (共 3 题 ),请把答案直接填写在答题纸上
微分方程 $\frac{\left(1+ e ^x\right)}{y} y^{\prime}= e ^x$ 的通解为

微分方程 $\left(y+x^3\right) d x-2 x d y=0$ 满足 $\left.y\right|_{x=1}=\frac{6}{5}$ 的特解为

微分方程 $x y^{\prime}-y+x^2 e ^x=0$ 满足条件 $y(1)=- e$ 的解为 $y=$

解答题 (共 4 题 ),解答过程应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤
(1)求齐次线性微分方程 $y^{\prime \prime \prime}-y^{\prime}=0$ 的通解;
(2)给出非齐次线性微分方程 $y^{\prime \prime \prime}-y^{\prime}=x e ^x+\sin x$ 的特解形式。

一半球体状的雪堆,其体积融化的速率与半球面积 $S$ 成正比,比例系数 $K>0$ .假设在融化过程中雪堆始终保持半球体状,已知半径为 $r_0$ 的雪堆在开始融化的 3 小时内,融化了其体积的 $\frac{7}{8}$ ,问雪堆全部融化需要多少小时?

设函数 $f(x)$ 在 $[0,1]$ 上有连续的导数,$f(0)=1$ ,满足 $\iint_D f^{\prime}(x+y) d x d y=\iint_D f(t) d x d y$ ,其中 $D=\{(x, y) \mid 0 \leqslant y \leqslant t-x, 0 \leqslant x \leqslant t\},(0 < t \leqslant 1)$ ,求 $f(x)$ 的表达式.

设函数 $f(x)$ 在 $(0,+\infty)$ 上可导, $f(1)=0$, 且满足

$$
\begin{gathered}
x(x+1) f^{\prime}(x)-(x+1) f(x)+\int_1^x f(t) d t=x-1 . \\
\text { 求 } \int_1^2 f(x) d x-3 f(2)+\lim _{x \rightarrow 1} \frac{\int_1^x \frac{\sin (t-1)^2}{t-1} d t}{f(x)} .
\end{gathered}
$$