数学系(常微分方程)教学大纲.doc

数学系（常微分方程）教学大纲学时：51学时学分：3适用专业：数学、系统科学与工程及控制理论与应用等专业。 大纲执笔人：鲁世平大纲审定人：刘树德一、说明(500字左右)1、 课程的性质、地位和任务本课程是高等师范院校数学专业和综合性大学数学专业、系统科学与工程专业、控制理论与应用等专业的一门重要基础课程，它的任务是使学生获得微分方程的有关概念、一阶微分方程的初等解法、微分方程解的存在、唯一性定理、线性微分方程解的理论、线性微分方程的求解方法和线性微分系统理论及其解法等方面的系统知识。2、 课程教学的基本要求（1） 掌握微分方程的概念以及一阶微分方程的初等解法。 对微分方程解的存在性和唯一性定理证明的思想有较深刻的认识。熟练掌握线性微分方程和线性微分系统的理论和各种解法，特别是非齐次线性方程的解法，掌握常数变易法与其它方法的区别。（2） 系统掌握微分方程的基本概念：微分方程的初值问题的解、函数线性相关和线性无关、Wronsky行列式、常数变易法、基解矩阵等。掌握微分方程有关解的存在性的证明方法；获得较熟练的计算技能和初步的应用能力。（3） 本课程总教学时数为70课时，其中理论课时为57，讨论课时为13。3、 课程教学改革（1） 注重能力的培养在教学本课程时，要注重学生变量变换和分析技巧的训练，使得这些技巧成为学生进一步学习和研究的专业技能。此外，要培养学生利用所学的知识解决实际问题，从而达到培养学生应用能力的目的。（2） 注重本课程知识与其它相关课程的联系在讲授此课程时，要注重本课程与相关课程线性代数、数学分析和力学等之间的联系。二、大 纲 内 容第一章：基 本 概 念（3课时）内容要点常微分方程。 微分方程的解、通解与特解、初始条件与初值问题、方向场与积分曲线、微分方程的实际问题举例教学要求1 理解微分方程及其解的定义。掌握微分方程的一些基本概念，如微分方程的阶数、线性与非线性，通解与特解，初始条件与初值问题等。2 理解微分方程及其解的几何解释。从理论上说，它把作为解析对象的微分方程及其解与作为几何对象的方向场及积分曲线沟通起来，从而在微分方程这门学科中建立了数与形之间的联系；从实用上说，我们可以通过做出方向场来画出积分曲线的大概图形。3 通过本章例题的学习，初步了解本门学科的某些实际背景。第二章 一阶微分方程的初等解法（12课时）内容要点变量分离方程式、齐次方程、一阶线性方程、伯努利方程恰当方程与积分因子、一阶隐方程及其解法。Riccati方程及其解法。教学要求（一） 掌握可分离变量的解法（二） 掌握可化为变量分离方程的解法：（1）齐次方程的变量变换及其解法。（3） 形如方程和 的变量变换及其解法。（4） 掌握线性方程的解法，即常数变易法，熟记线性方程的通解公式。（5）了解Cauchy问题特解的求法和特解表达式及其应用。（6） 掌握利用变量变换将Bernoulli方程化为线性方程的方法，从而可求出其通解。（三） 掌握恰当方程的判别方法和恰当方程的通解求法。掌握分项组合的方法求恰当方程的通解。（1）掌握积分因子的概念和非恰当方程的积分因子解法。（2）掌握存在仅与x和y有关的积分因子的条件及求法。（3）了解其它积分因子的求法。（四）掌握一阶隐方程的参数表示及通解的求法。（五）了解求解Riccati方程通解的历史，从而知道微分方程初等解法的局限性。第三章 一阶微分方程的解的存在定理（9课时）内容要点Lipschitz条件、一阶微分方程解的存在唯一性定理、一阶微分方程解的延拓定理、一阶微分方程解关于初值连续和可微性定理。教学要求（一） 熟记一阶微分方程解的存在唯一性定理的条件和结论。（二） 了解皮卡逐步逼近法和一阶微分方程解的存在唯一性定理的证明。（三） 掌握Lipschitz条件主局部Lipschitz条件的概念。（四） 掌握一阶微分方程解的延拓定理的证明方法，熟记饱和解的概念，对特定的区域G了解在其上定义的一阶微分方程饱和解存在区间的可能情况。（五） 了解一阶微分方程解对初值的连续性和可微性。（六） 熟记一阶微分方程解对初值的可微公式：第四章 高微分方程（14课时）内容要点函数线性相关、线性无关；Wronsky行列式；齐次线性微分方程通解结构定理；非齐次线性微分方程通解结构定理；常数变易法；常系数齐次线性微分方程解法；利用比较系数法和Laplace变换法求非齐次常系数线性微分方程的通解；欧拉方程及其通解的求法；二阶线性方程的幂级数解法。教学要求（一） 掌握函数线性相关、线性无关；Wronsky行列式和基本解组等概念。（二） 掌握齐次线性微分方程通解结构定理。（三） 掌握非齐次线性微分方程通解结构定理利用常数变易法求其通解。（四） 掌握常系数齐次线性微分方程和欧拉方程的解法。（五） 利用比较系数法和Laplce变换法求常系数非齐次线性方程的通解。（六） 利用未知函数变换的方法求解可降阶的一些方程。（七） 掌握二阶变系数线性微分方程的幂级数解法。（八） 了解第二宇宙速度的计算和质点振动理论及其应用。第五章 线性微分方程组（13课时）内容要点矩阵函数连续、导数和积分等概念；线性微分方程组的初值问题解的存在唯一性定理；线性微分方程组通解结构定理；基解矩阵；求解线性微分方程组。教学要求（一） 掌握矩阵函数连续、导数和积分等概念。（二） 了解线性微分方程组初值问题解存在唯一性定理及其证明。（三） 掌握利用常数变易法求解非齐