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文档简介

常微分方程方法与应用 基本知识,数学与统计学院 张齐鹏 电话信箱:,微分方程: 凡含有未知函数的导数或微分的方程叫微分方程.,第一节 微分方程的基本概念,一、问题的提出,一、问题的提出,解,一、问题的提出,微分方程: 凡含有未知函数的导数或微分的方程叫微分方程.,例,实质: 联系自变量,未知函数以及未知函数的某些导数(或微分)之间的关系式.,二、微分方程的定义,分类1: 常微分方程, 偏微分方程.,未知函数是一元函数的微分方程称为常微分方程.,例如:,(2x+y)dx + xdy = 0;,都是常微分方程.,本章只讨论常微分方程.,微分方程的阶: 微分方程中出现的未知函数的最 高阶导数的阶数称之.,偏微分方程,一阶微分方程,高阶(n)微分方程,分类2:,例1 中的方程,是一阶微分方程;,例2 中的方程,是二阶微分方程.,微分方程的解: 代入微分方程能使方程成为恒等式的函数称之.,三、主要问题-求方程的解,例如: 对于微分方程,考虑函数 y = sinx,因为 (sinx) + sinx = sinx + sinx = 0,所以 y = sinx 是方程 的解.,(2)特解: 确定了通解中任意常数以后的解.,微分方程的解的分类:,(1)通解: 微分方程的解中含有任意常数,且任意常数的个数与微分方程的阶数相同.,求微分方程满足初始条件,的特解的问题称为初值问题.,如例1,是一个初值问题.,例2,也是一个初值问题.,微分方程解的图形称为微分方程的积分曲线.,通解的图形是积分曲线族,特解的图形是积分曲线族中的一条积分曲线.,例: 已知一条曲线通过(1, 2). 且在该曲线上任意点M(x,y)处的切线斜率为2x, 求这条曲线.,解: 设所求的曲线为 y =y (x), 则,y=x2 + C,y = 2x,其中C是任意常数.,又曲线过定点(1, 2). 即,2=1+C ,得 C = 1,故所求曲线方程为,y=x2 +1,补充:,微分方程的初等解法: 初等积分法.,求解微分方程,求积分,(通解可用初等函数或积分表示出来),微分方程在实际工作中有着广泛的应用.,我们研究微分方程的主要问题是:,1.根据实际问题的要求和条件,建立反映变量,间内在联系的微分方程,并列出初始条件;,2.求出微分方程通解及满足初始条件的特解;,3.研究解的性质或物理意义.,在这里我们主要讨论上述第二个问题.,从微分方程作为解决实际问题的重要工具这一,要求来说,,微分方程;,微分方程的阶;,微分方程的解;,通解;,初始条件;,特解;,初值问题;,积分

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