常微分方程
在数学分析中,常微分方程(,简称--
)是未知函数只含有一个自变量的微分方程。对于微积分的基本概念,请参见微积分、微分学、积分学等条目。
很多科学问题都可以表示为常微分方程,例如根据牛顿第二运动定律,物体在力的作用下的位移 formula_1 和时间 formula_2 的关系就可以表示为如下常微分方程:
formula_3;
其中 formula_4 是物体的质量,formula_5 是物体所受的力,是位移的函数。所要求解的未知函数是位移 formula_1,它只以时间 formula_2 为自变量。
精确解总结.
一些微分方程有精确封闭形式的解,这里给出几个重要的类型。
在下表中,formula_8和formula_9 是任意关于formula_10的可积函数,formula_11是给定的实常数,formula_12是任意常数(一般为复数)。这些微分方程的等价或替代形式通过积分可以得到解。
在积分解中,formula_13 和 formula_14 是积分变量(求和下标的连续形式),记号formula_15 只表示formula_16对formula_13积分,在积分以后formula_18 替换,无需加常数(明确说明)。
\frac{x}{2} \right )} + C_2\cos{\left ( \sqrt{\left | b^2-4c \right |}\frac{x}{2} \right )} \right ] \,\!
formula_20
特解 formula_25:一般运用,虽然对于非常容易的 formula_26 可以直观判断。
由于 formula_28 为 formula_19 阶多项式的解:
formula_30,于是:
对于各不相同的 formula_28,
formula_32
每个根 formula_28 重复 formula_34 次,
formula_35
对于一些复数值的 α"j",令 α = χ"j" + "i"γ"j",使用欧拉公式,前面结果中的一些项就可以写成
formula_36
的形式,其中 ϕ"j" 为任意常量(相移)。
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