微分方程包括哪些?
微分方程
含有未知函数的导数,如dy/dx=2x、ds/dt=0.4都是微分方程。 一般的、凡是表示未知函数、未知函数的导数与自变量之间的关系的方程,叫做微分方程。未知函数是一元函数的,叫常微分方程;未知函数是多元函数的、叫做偏微分方程。微分方程有时也简称方程。
定义式:f(x,y',y'',……y(n))=0
由来
微分方程研究的来源:它的研究来源极广,历史久远。I.牛顿和G.W.莱布尼茨创造微分和积分运算时,指出了它们的互逆性,事实上这是解决了最简单的微分方程 y┡=?(x)的求解问题。当人们用微积分学去研究几何学、力学、物理学所提出的问题时,微分方程就大量地涌现出来。
发展历史
大致与微积分同时产生。事实上,求y′=f(x)的原函数问题便是最简单的微分方程。I.牛顿本人已经解决了二体问题:在太阳引力作用下,一个单一的行星的运动。他把两个物体都理想化为质点,得到3个未知函数的3个二阶方程组,经简单计算证明,可化为平面问题,即两个未知函数的两个二阶微分方程组。用现在叫做“首次积分”的办法,完全解决了它的求解问题。17世纪就提出了弹性问题,这类问题导致悬链线方程、振动弦的方程等等。总之,力学、天文学、几何学等领域的许多问题都导致微分方程。在当代,甚至许多社会科学的问题亦导致微分方程,如人口发展模型、交通流模型……。因而微分方程的研究是与人类社会密切相关的。当初,数学家们把精力集中放在求微分方程的通解上,后来证明这一般不可能,于是逐步放弃了这一奢望,而转向定解问题:初值问题、边值问题、混合问题等。但是,即便是一阶常微分方程,初等解(化为积分形式)也被证明不可能,于是转向定量方法(数值计算)、定性方法,而这首先要解决解的存在性、唯一性等理论上的问题。
方程对于学过中学数学的人来说是比较熟悉的;在初等数学中就有各种各样的方程,比如线性方程、二次方程、高次方程、指数方程、对数方程、三角方程和方程组等等。这些方程都是要把研究的问题中的已知数和未知数之间的关系找出来,列出包含一个未知数或几个未知数的一个或者多个方程式,然后取求方程的解。
但是在实际工作中,常常出现一些特点和以上方程完全不同的问题。比如:物质在一定条件下的运动变化,要寻求它的运动、变化的规律;某个物体在重力作用下自由下落,要寻求下落距离随时间变化的规律;火箭在发动机推动下在空间飞行,要寻求它飞行的轨道,等等。
物质运动和它的变化规律在数学上是用函数关系来描述的,因此,这类问题就是要去寻求满足某些条件的一个或者几个未知函数。也就是说,凡是这类问题都不是简单地去求一个或者几个固定不变的数值,而是要求一个或者几个未知的函数。
解这类问题的基本思想和初等数学解方程的基本思想很相似,也是要把研究的问题中已知函数和未知函数之间的关系找出来,从列出的包含未知函数的一个或几个方程中去求得未知函数的表达式。但是无论在方程的形式、求解的具体方法、求出解的性质等方面,都和初等数学中的解方程有许多不同的地方。
在数学上,解这类方程,要用到微分和导数的知识。因此,凡是表示未知函数的导数以及自变量之间的关系的方程,就叫做微分方程。
微分方程差不多是和微积分同时先后产生的,苏格兰数学家耐普尔创立对数的时候,就讨论过微分方程的近似解。牛顿在建立微积分的同时,对简单的微分方程用级数来求解。后来瑞士数学家雅各布?贝努利、欧拉、法国数学家克雷洛、达朗贝尔、拉格朗日等人又不断地研究和丰富了微分方程的理论。常微分方程的形成与发展是和力学、天文学、物理学,以及其他科学技术的发展密切相关的。数学的其他分支的新发展,如复变函数、李群、组合拓扑学等,都对常微分方程的发展产生了深刻的影响,当前计算机的发展更是为常微分方程的应用及理论研究提供了非常有力的工具。
牛顿研究天体力学和机械力学的时候,利用了微分方程这个工具,从理论上得到了行星运动规律。后来,法国天文学家勒维烈和英国天文学家亚当斯使用微分方程各自计算出那时尚未发现的海王星的位置。这些都使数学家更加深信微分方程在认识自然、改造自然方面的巨大力量。
微分方程的理论逐步完善的时候,利用它就可以精确地表述事物变化所遵循的基本规律,只要列出相应的微分方程,有了解方程的方法。微分方程也就成了最有生命力的数学分支。
解法
学习微分方程的基础有哪些?
1.高等数学:微分方程是高等数学的一个重要分支,因此首先需要掌握高等数学的基本概念和方法,如极限、导数、积分、级数等。2.线性代数:微分方程中的一些概念和方法是线性代数的直接应用,如矩阵、向量、线性变换等。3.解析几何:微分方程与解析几何有着密切的联系,许多微分方程可以通过解析几何的方法来...
方程分为几种
数学方程按程度分可分为:(1)初等数学方程 (2)高等数学方程 按学科分类可分为:(1)代数学 (2)几何学 (3)三角学 (4)数值分析和逻辑学 (5)微分学 (6)积分学 下面先以初等数学涉及的方程按学科顺序列出名称:【1】初等代数方程包括:整式方程、分式方程、根式方程、单元(一元)方程...
经典偏微分方程有哪些?
一阶:transport equation 二阶的有:wave equation, diffusion equation, Laplace equation
微分方程有哪些应用?
首先,从离散的数列开始入手,定义数列极限,是收敛还是发散,收敛数列的性质,收敛准则等等。有未知量的等式就是方程了,数学最先发展于计数,而关于数和未知数之间通过加、减、乘、除和幂等运算组合,形成代数方程:一元一次方程,一元二次方程、二元一次方程等等。然而,随着函数概念的出现。以及基于...
偏微分方程的历史
这里应该提一提法国数学家傅立叶,他年轻的时候就是一个出色的数学学者。 在从事热流动的研究中,写出了《热的解析理论》,在文章中他提出了三维空间的热方程,也就是一种偏微分方程。 他的研究对偏微分方程的发展的影响是很大的。 偏微分方程的内容 偏微分方程是什么样的?它包括哪些内容?这里我们可从一个例子的研...
微分方程的解有哪些形式?
对于一阶齐次线性微分方程,其通解形式为:对于一阶非齐次线性微分方程,其通解形式为:微分方程指含有未知函数及其导数的关系式。解微分方程就是找出未知函数。
微分方程的解有哪些形式?
3、根据未知函数及其导数之间的线性关系,微分方程可以分为线性微分方程和非线性微分方程。线性微分方程的未知函数及其导数之间存在一次有理整式关系,而非线性微分方程则不存在这种关系。4、根据微分方程中出现的未知函数的类型,微分方程可以分为多项式型、指数型、三角函数型等。微分方程的解题方法 1、解析...
椭圆型偏微分方程方程
边界元法作为另一种近似求解方法,对椭圆型偏微分方程的边值问题和含有特征条件的问题有深入研究。尽管有限差分法和有限元法在逼近方式上不同,但最终的代数方程组往往有相似的构造思路。在计算实践中,网格法广泛应用,如有限差分法和各种差分格式理论,以及有限元方法,它们各自通过不同的途径逼近问题,...
差分方程与微分方程的区别有哪些?
1.定义:差分方程是描述离散变量的动态行为的方程,而微分方程是描述连续变量的动态行为的方程。2.形式:差分方程通常以y(n)-y(n-1)=f(n)的形式出现,其中y(n)表示在时间n的状态,y(n-1)表示在时间n-1的状态,f(n)表示在时间n的输入。而微分方程则以dy\/dt=f(t,y)的形式出现,其中dy\/...
微分方程学习有哪些小妙招?
分类学习:微分方程可以分为常微分方程(ODE)和偏微分方程(PDE)。初学者应先从简单的常微分方程入手,掌握了基本的解法后再逐步过渡到偏微分方程。学会识别方程类型:微分方程有不同的类型,如一阶线性微分方程、二阶常系数齐次微分方程等。学会识别这些类型,可以帮助你快速找到解题的正确方法。熟悉解法...
屈熊优芙: 微分方程类型有很多 比如,总的来说有常微分方程和偏微分方程 细分又有比如线性微分方程,抛物线型微分方程,还有其他很多类型
景洪市19566787718: 微分方程可分为哪些类别? ?
屈熊优芙: 微分方程分类编辑微分方程可分为以下几类,而随着微分方程种类的不同,其相关研究的方式也会随之不同
景洪市19566787718: 微分方程通常有哪几种形式? - ?
屈熊优芙: 解:一般我们接触到的是常微分方程.有恰当方程、常量分离方程、一阶线性常微分方程、高阶常系数线性常微分方程、通过变换(两边同时乘以f(x)或g(y))可以化为恰当方程的微分方程.
景洪市19566787718: 常微分方程,偏微分方程,全微分方程各是什么,有什么区别? - ?
屈熊优芙:[答案] 常微分方程:解得的未知函数是一元函数的微分方程. 偏微分方程:解得的未知函数是多元函数的微分方程. 全微分方程:一个一阶微分方程写成P(x,y)dx+Q(x,y)dy=0的形式后,它的左端恰好是某个函数u=u(x,y)的全微分,则该微分方程叫全微分方程.
景洪市19566787718: 高数的微分方程 - ?
屈熊优芙: 原发布者:我是谯中建Array学习目的:理解并掌握微分方程的基本概念,主要包括微分方程的阶,微分方程的通解、特解及微分方程的初始条件等学习重点:常微分方程的基本概念,常微分方程的通解、特解及初始条件学习难点:微分方程的...
景洪市19566787718: 什么叫微分方程?如何理解?包含哪些形式? - ?
屈熊优芙: 微分方程的的相关概念2. 微分方程的形式 (1)1阶微分方程 (2)高阶微分方程 刚才百度吞了第一张图,现在补上
景洪市19566787718: 微分方程组的概念 - ?
屈熊优芙: 一般地,凡表示未知函数、位置函数的导数与自变量之间的关系的方程,叫做微分方程.有多个微分方程组成的方程组就是微分方程组.
景洪市19566787718: 微分方程和常微分方程有什么区别 - ?
屈熊优芙: 两者不存在区别之分,因为两者是包含与被包含的关系.微分方程包括常微分方程. 微分方程指含有未知函数及其导数的关系式.解微分方程就是找出未知函数. 未知函数是一元函数的,叫常微分方程;未知函数是多元函数的叫做偏微分方程...
景洪市19566787718: 微分方程、常微分方程和偏微分方程之间是什么关系? - ?
屈熊优芙: 微分方程范围最广,包括全微分方程(一元),偏微分方程,常微分方程值系数为常数的微分方程,偏微分方程是多元函数的微分方程
景洪市19566787718: 方程分为哪几种? - ?
屈熊优芙: 数学方程按程度分可分为: ( (2)高等数学方程 按学科分类可分为: (1)代数学 (2)几何学 (3)三角学 (4)数值分析和逻辑学 (5)微分学 (6)积分学 下面先以初等数学涉及的方程按学科顺序列出名称: 【1】初等代数方程包括:整式方程、分式方程、根式方程、单元(一元)方程、多元(二元以上)方程、有理式方程、无理式方程 【2】初等几何学方程有:解析几何方程 【3】初等三角学方程有:三角方程等 高等数学涉及的方程按学科顺序列出名称:数值分析和逻辑学涉及的方程很多很杂,兹列举一二:函数方程、判断方程等;微分方程有单变量函数微分方程、多变量函数微分方程、常微分方程、线性微分方程等;积分涉及的方程计算很杂姑略去.