數學分析教程 番外篇(2) 微分方程 學習感受

2021-06-19 07:49:30 字數 710 閱讀 3685

微分方程一般數學系是要專門開一門課講的,書中也並沒有寫這方面的內容,但是史濟懷老師上課還是講了。我覺得原因主要是因為他的授課物件是「少年班」的學生,以後不一定學數學,有機會仔細學微分方程。其次,把微分方程放在一元微積分後面,本身也很自然。授課的講義取自某本《高等數學》,反正不是同濟的,大家只能一邊聽一邊記了。但是裡面的內容跟同濟的差不是太多:

首先先講可分離變數的情況,然後兩邊積分,這是解微分方程的基礎方法。

然後是齊次方程,通過代換變為可分離變數的方程,再接著是可化為齊次的方程。

一階線性微分方程是一種很重要的結構,它的解是齊次通解+非齊次特解。非齊次特解使用常數變易法求出。

接下來討論的內容就比較深刻了,就是二階線性微分方程的一般理論。先說齊次的情況:兩個線性無關的解的線性組合,構成了齊次方程的通解。並且證明,如果已知其中的乙個特解,可以求出另乙個。證明這個結論也是費了很大一番口舌的,用到了wromsky行列式。所以解二階齊次線性方程的主要問題,就是怎麼樣能夠求出乙個特解來。然後再討論非齊次的情況就比較簡單了,還是通過常數變易法。

最後重點討論了二階常係數線性微分方程,這個內容高等數學裡面也有講過的,因為它太重要。總體上的做法就是化為特徵方程(代數方程),通過特徵方程的解來判斷原方程的解。但是其實這個方法還是很麻煩的。後來學過復變函式、電路、訊號與系統之後,發現使用傅利葉變換就能解決,而且更快更簡單。

對於高階線性常係數微分方程,同濟的書上只有結論,而老師還是講了一遍因果關係的,這裡就略去不表了。

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