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文档简介

1、1,第十二章 微分方程,1.微分方程的基本概念 2.一阶微分方程 : 可分离变量方程、齐次方程、 一阶线性方程、全微分方程;伯努利方程及解 法; 3.几类可降阶的高阶微分方程及其解法 4.高阶线性微分方程解的结构 5.二阶常系数线性微分方程及其解法,2,第一节 微分方程的基本概念,微分方程及微分方程的阶 微分方程的解 通解与特解 初值问题,3,解,一、问题的提出,4,解,5,代入条件后知,故,开始制动到列车完全停住共需,6,定义: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.,例,二、微分方程的定义,7,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.,一阶微

2、分方程,微分方程组,8,微分方程的解:,三、微分方程的解 通解与特解,9,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.,特解: 确定了通解中任意常数以后的解.,微分方程的积分曲线: 微分方程的解的图形.,通解的图形叫积分曲线族.,10,三、初值问题,利用初始条件,可用来确定通解中的任意常数.,初值问题: 求微分方程的满足初始条件的解的问题.,11,12,二阶微分方程的初值问题:,几何意义: 求微分方程过定点 的积分曲线.,几何意义:求过定点 且在定点的切线的斜 率为定值 的积分曲线.,一阶微分方程的初值问题:,13,解,14,所求特解为,15,求该曲线所满足的微

3、分方程 .,2. 已知曲线上点 P(x, y) 处的法线与 x 轴交点为 Q,且线段 PQ 被 y 轴平分,思考题,16,第二节 可分离变量的微分方程,可分离变量的微分方程 微分方程的隐式通解,17,一、可分离变量的微分方程,18,二、微分方程的隐式通解,19,20,21,解,分离变量,两端积分,22,23,24,解,由题设条件,衰变规律,25,例4 有高为1米的半球形容器, 水从它的底部小孔流出, 小孔横截面积为1平方厘米(如图). 开始时容器内盛满了水, 求水从小孔流出过程中容器里水面的高度h(水面与孔口中心间的距离)随时间t的变化规律.,解,由力学知识得,水从孔口流出的流量为,26,设在

4、微小的时间间隔,水面的高度由h降至 ,比较(1)和(2)得:,27,即为未知函数h=h(t)应满足的微分方程.,可分离 变量的 微分方程,所求规律为,28,内容小结,1.通解不一定是方程的全部解,2. 可分离变量方程的求解方法:,有解,后者是通解 , 但不包含前一个解 .,例如, 方程,分离变量后积分;,根据定解条件(初始条件)定常数 .,y = x 及 y = C,29,找出事物的共性及可贯穿于全过程的规律列方程.,常用的方法:,1) 根据几何关系列方程 ( 如: P263,5(2) ),2) 根据物理规律列方程 ( 如: 例 3),3) 根据微量分析平衡关系列方程 ( 如: 例4 ),(2) 利用反映事物个性的特殊状态确定定解条件.,(3) 求通解, 并根据定解条件确定特解.,3. 解微分方程应

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