微分方程5,高階階數由來

2021-02-18 小元老師

微分方程5,高階階數由來【小元老師】高等數學,考研數學

主要內容:

獨立儲能元件個數等於該物理過程,微分方程的階數。

洗手水槽液位問題,電感電容問題,彈簧木塊問題。

微分方程是一門比較高深的學問,很多微分方程比較難解,有的研究數學的人一輩子就求解1個微分方程。很多實際的物理過程都歸納為微分方程關係。

比如大家愛談論的相對論和量子力學,相對論裡面就有一個引力場方程,是2階的偏微分方程,求解難度很大,愛因斯坦就是做了一個錯誤的宇宙常數假設,導致了結果沒有符合實際情況。量子力學也有很多微分方程,這些在普通人眼中就像天書一樣,難以理解。

因此這也是民科、影視劇、大眾娛樂愛談的話題,反正普通人都搞不太懂,最適合娛樂和想像了。娛樂內容很多都是不符合科學原理的,這是科普的悲哀,當然也沒法過分苛求。

我們本科階段,對微分方程的掌握要求不高,就是常見的幾個類型,掌握其求解方法、套路即可。

大家如果考過了大學《高數》期末考試,並且還有點印象,應該會記得,微分方程這一章就是幾個公式,背一背就可以。我們考研也差不多。

不過我們還是希望形象、趣味、透徹的把原理、公式講清楚,歡迎大家把自己困惑的點留言,我會做出更多系列基礎視頻,來逐個講解。

微分方程的第一個類型就是:可分離變量類型。該類型可以講x,y分別隔離開,然後分別積分,就是「骨肉可分離」類型。如果是「骨肉相連」就不行。

該類型難度不高,但注意任意常數C的替換,絕對值是否有等細節問題。

牛頓牛爵爺和萊布尼茲對微積分使用的符號體系是不同的,牛頓是從物理角度研究微分,用一個點表示求導。而萊布尼茲是從幾何角度研究微分的,用dy/dx表示微分。

這兩個符號體系上的差異,在研究微分方程時就有突出的區別。萊布尼茲的dy和dx可以分開,更方便求解。牛頓的就不太方便。

牛X頓和萊布尼茲鬧矛盾後,英國和歐洲大陸的數學研究也隔離開了,斷絕了交流,自己發展自己的。100+年後,英國落後了,有很多方面原因,但有一方面可能就由於符號體系上的不一樣。

關於符號體系對數學的發展的影響,大家可以查閱更多資料。比如中國的文字就不太適合作為數學符號,好的符號體系能方便表達複雜概念,方便思考、研究、討論。

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