本文主要内容:连续函数f(x)满足∫(0,1)f(tx)dt=x^2+f(x)-(1/x)∫(0,x)f(t)dt,求f(x).
解:式中的∫(0,1)表示的积分上下限,其中前者0为下限,1为上限,后面以此类推。本题的关键首先是要对∫(0,1)f(tx)dt变形,因为其中含有既能看待常数又能看待变量的x,设tx=u,则
t=u/x,此时以u对应的上下限为(0,x),即:
∫(0,1)f(tx)dt=∫(0,x)f(u)d(u/x)
=(1/x)∫(0,x)f(u)du.
代入方程,两边同时乘以x,得到:
∫(0,x)f(u)du=x^3+xf(x)-∫(0,x)f(t)dt,即:
2∫(0,x)f(u)du=x^3+xf(x),两边求导得:
2f(x)=3x^2+f(x)+xf'(x),即:
f'(x)-(1/x)f(x)=-3x.
下面利用一阶非齐次线性微分方程的通解公式,得:
f(x)
=e^[∫(1/x)dx]*{∫(-3x)e^[-∫(1/x)dx]dx+C}
=e^(lnx)*{∫(-3x)e^[ln(1/x)]dx+C}
=x*{∫(-3x)*(1/x)dx+C}
=x*(-3x+C)=-3x^2+Cx。
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