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高考微分方程导数构造 微分求导公式大全
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y',
全写是
dy/dx,结果通常是一个函数,或者是0。
y上任一点的切线的斜率可以用
y‘
它的几何意义是:函数所描绘的曲线上,没有尖尖点,没有角,到处光滑。
是对
y的微分,dx
是对
x的微分,就是无限小的增它的实质意义是:函数量。
=y’dx。
以上说法,仅仅是微积分的概念,放之海内而皆准,放之海外皆不准!!!
在英文中,
可导
=可微
=differentiable;导数
=differentiation;
=全微分
=total
differentiation;偏导数
=偏微分
微分方程
=导数方程
=differentiation
equation。
导数的另外一个词是
derivative,美国用得偏多。differentiation,英美通用。
1、区分,是汉语刻意加进去的,天下本无事,一潭湖水被搅乱了,再也无法平静;
2、用汉语的这些区分写的任何论文,出不了国门,因为无法用英文翻译,自娱自乐。
用命令:dsolve('S','s1','s2',…,'x')
其中S 为方程s1,s1,s3,…为初始条件x 为自变量方程S 中用D 表示求导
数D2,D3,…表示二阶三阶等高阶导数初始条件缺省时给出带任意常数
C1,C2,..的通解自变量缺省值为t 也可求解微分方程组
例1、dsolve('Dy=1+y^2')
结果ans =tan(t+C1)
2、y=dsolve('Dy=1+y^2','y(0)=1','x')
结果y =tan(x+1/4pi)
3、x=dsolve('D2x+2D1x+2x=exp(t)','x(0)=1','Dx(0)=0')
结果x =1/5exp(t)+3/5exp(-t)sin(t)+4/5exp(-t)cos(t)
4、S=dsolve('Df=3f+4g','Dg=-4f+3g') %解微分方程组
S =
g: [1x1 sym]
计算结果返回在一个结构 S 中为了看到其中 f,g 的值有如下指令
f=S.f
g=S.g
f =exp(3t)(cos(4t)C1+sin(4t)C2)
个方程的解为y‘=ax^[1/(1+c)],然后再积分求y吧。
微分方程,是指含有未知函数及其导数的关系式。解微分方程就是找出未知函数。就具体步骤来说,先设z=y',则关于z的方程是zz‘’+c(z’)^2=0,设解为z=ax^r,代入方程可求出r。舍去r=0的解就得到上面的结果。
第二个方程不太明白是偏微分方程呢还是常微分方程,即y’是关于x的导数吗?如果是常微分方程解就是:y'=[ln(a1x+b1)-ln(c)]/d,然后再积分求y吧。方法就是积分两次,再两边取对数。
还有二阶齐次线性微分方程
有一阶非齐次线性微分方程
方程右边为0的是齐次
方程右边不为0的是非齐次
一阶导数为一阶微分方程,是指含有未知函数及其导数的关系式。解微分方程就是找出未知函数。方程
二阶导数为二阶方程
齐次有一阶 二阶
非齐次有一阶 二阶有一阶齐次线性微分方程
导数运算是微积分学中的基本概念和工具,广泛应用于数学的各个领域。以下是导数运算适用的一些主要领域: 1.微分方程:导数运算是解决微分方程的关键步骤。微分方程描述了变量之间的关(3)若存在一个二元函数 u(x,y)=c,使,则u( x,y ) = c便是(3)的通积分 , ⑤ 积分因子法。当( 3 )不是全微分方程,但存在一个函数μ(x,y),使μ( x,y )P( x,y )dx+μ(x,y)Q( x,y )dy = 0是全微分方程时,则称 μ( x,y)为(3)的一个积分因子,找积 分 因 子 ,从 而 得到 的 解(或 积 分)的 方 法 叫 积 分因子法。 ( a ≠0,1 ) 叫伯努利方程。令u=y1-a,则可化为x和 u 的方程,且为线性方程,因而是可解的。⑥ 高阶常系数线性方程 ( 其中系数 a1,a2,…,an是实常数)是可解的 。以二阶方程为例来说明:,(p,q为常数),它的求解归结为解代数方程:λ2+pλ+q=0 ,设它的二根为( a )λ1≠λ2为实数 ,则通解为y=c1+c2;(b)=为实数,则通解为 y=(c1x1+c2) ,其中 c1 、c2为任意常数 ,(c)λ1,2=α±βi为复数,则通解为 y=( c1cosβx+c2sinβx )eax。⑦ 化为常系数方程法 欧拉方程。系,而导数则表示了这些关系的变化率。通过求解微分方程,可以预测和分析各种自然现象和工程问题。
2.函数分析:导数运算在函数分析中起着重要的作用。它可以用来研究函数的性质、极值、单调性、凹凸性等。导数还可以用于计算函数的积分,从而得到函数的原函数。 3.数值分析:导数运算在数值分析中也有广泛的应用。例如,牛顿法是一种常用的数值优化方法,它利用函数的导数来寻找函数的极小值点。此外,导数还用于求解常微分方程的数值解。
4.统计学:导数运算在统计学中也有一定的应用。例如,导数可以用于计算概率密度函数的斜率,从而得到随机变量的概率分布。来计算。此外,导数还用于估计回归模型中的参数。 5.物理学和工程学:导数运算在物理学和工程学中有着广泛的应用。例如,导数可以用于描述物体的运动规律,如速度和加速度的关系。此外,导数还用于求解动力学和静力学问题。
6.经济学:导数运算在经济学中也有一定的应用。例如,导数可以用于计算边际成本和边际收益,从而帮助决策者进行决策。此外,导数还用于研究经济模型的稳定性和敏感性。 7.生物学和医学:导数运算在生物学和医学中也有一定的应用。例如,导数可以用于描述生物体的生长速率和代谢速率。此外,导数还用于研究物在体内的浓度变化和效。
常微分方程
ordinary equation
由一元函数得到的方程。即:称含有自变量,未知函数及其导数的关系式 为常微分方程。其中出现的阶导数的阶数,叫做常微分方程的阶。例如 , ,是 一 阶常微分方程,是二阶常微分方程。设y =(x)定义于区间J上 ,有直 到n阶的导数 , 将它代入(1),使( 1 ) 变成关于x的恒 等式,即
F (x,(x ),,…,)≡0 ,x∈J
就称y=(x)为(1)的一个定义于J上的解,并称 J为该解的定义区间。
最简单的微分方 程 ,求解过程便是积分 。 几种常见的初等解法(即把所给的微分方程化为积分形式)是:①分离变量法。对微分方程 除以g(y),乘以dx化为dy/g(y)=f(x)dx此时,x和y各据一方,分离开来了,然后分别于两端对x和y积分得到“通积分”:∫f(x)dx+c, (解y=(x)未写出 ,而是以隐式呈现的,就叫积分,一阶方程含有两个任意常数的解叫做通解)。②变 量 替 换 法 。例 如 ,齐 次 方 程 为 ,
令y=xu,则 ,代入原式得,=f(u)-u。这时已经是分离变量型的方程了,变量替换可把“不会解”的方程变为已知求解法的方程 。③ 常数变易法 。例如 一阶线性方程 当 时 ,叫非齐次线性方程, 时叫齐次线性方程 。 齐 次方程是可分离变量的 :,通 解是 y = Ce-∫p (x) dx
,令 y =c(x)e-∫p (x)dx为(1)的解,即c(x)这时已 不再是常数 ,y¢=c¢(x) · e-∫p (x)dx -c(x)P(x)e-∫p(x)dx , 代 入( 1 ) 式消 去 两 个 相 同 的项 得 到c ¢(x)= Q (x)。 e∫p(x)d 。 于 是 c( x ) =∫Q( x ) e ∫p(x)dx dx+。这 时 是任意常数 ,得(2)的通解④全微分方程法。设给出微分方程为P(x,y)dx+Q(x,y)dy=0
, 令 x
=et,可化为,这已是常系数方程了(原式中a1与a2都是常数)。⑧降阶法 。有一些方程可通过某些变换化为较低阶方程,因而求解就方便了。例如,二阶变系数方程一般不可解:但若知方程y″+P(x)y¢+q(x)y=0的一个解y=y1(x),令y=y1(x)u(x),则可化为 y1u″+〔2y¢1+P(x)y1〕u¢=0 。再令υ=u',则得? υ(x)的一阶方程,是可解的。⑨常系数线性非齐次方程: y″+py¢+qy=r(x)。此时可用常数变易法求解( 因为齐次方程可解 )还可用待定系数法当r(x)=P(x)eax或〔P(x)cosβx+Q(x)sinβx〕eax时,其中P(x)与Q(x)是多项式。⑩常系数线性微分方程组归结为求特征方程的根λ1,λ2,…,λn及与之相应的特征向量的问题,在四阶以下一般是可能计算的。当有重根时,利用矩阵的级当标准 形 ,仍 可 求 得 通 解 。(11) 首 次 积 分 法 :设 给 出 方 程 组=fi(x,y1,y2,…,yn)(i=1,2,…,n)
(4)其中右端函数f1,f2,参考资料来源:…,f1在某区域D Rn+1内连续,关于y1,…,yn可微,设函 数Φ( x,y1,…,yn)在G D内可微,不是常数,但沿着(4)的任一解 C: y1=y1(x),…,yn=yn(x)(x∈J),Φ≡c,C为常数,则称 Φ <c为(4)的一个首次积分 。首 次积分在常微分方程中可算 一 个课题,也可通过它求解常微分方程组,例如前述的二体问题。
1841 年 J.刘维尔证明黎卡提方程 除υ = 0,1,2 ,… 时有初等解 ,其他情况一般没有初等解,从理论上结束了求通解的尝试。相继发明了数值计算法(发展为计算数学的一部分)、定性理论、稳定性理论,在近代发展成若干前沿分支:分支理论,动力系统等。这首先要解决存在性问题,有柯西定理、毕卡定理等。
微分方程指描述未知函数的导数与自变量之间的关系的方程。
微分方程的解是一个符合方程的函数。
比如:
y'=x
关系是:dy解法:
dy/dx=x
dy=xdx
dy=1/2
dx^2
则y=1/2
x^2+C
“齐次”从字面上解释是“次数相等”的意思,是微积分中一个比较常用的概念,英文表达是homogeneous。
1、齐次多项式
一种特殊的多元多项式,若数域P上的n元多项式各项的次数都等于m,则称该多项式为n元m次齐次多项式,简称m次齐式,亦称n个变量的m次型。
2、齐次方程
在方程中只含有未知函数及其一阶导数的方程称为一阶微分方程。其一般表g =-exp(3t)(sin(4t)C1-cos(4t)C2)达式为:dy/dx﹢p(x)y(x)=q(x),其中p(x)、q(x)为已知函数,y(x)为未知函数,当式中q(x)≡0时,方程可改写为:dy(x)/dx﹢p(x)y(x)=0;形式如这样的方程即称为:齐次一阶微分方程。
扩!1、求导,简写是展资料:
微分方程的约束方程:
微分方程的约束条件是指其解需符合的条件,依常微分方程及偏微分方程的不同,有不同的约束条件。
若是二阶的常微分方程,也可能会指定函数在二个特定点的值,此时的问题即为边界值问题。若边界条件指定二点数值,称为狄利克雷边界条件(类边值条件),此外也有指定二个特定点上导数的边界条件,称为诺伊曼边界条件(第二类边值条件)等。
因为你混淆了,指的是整个函数一阶2、几何形状:导数还提供了有关函数图像的几何特性的信息。例如,正导数表示函数在该点上升,负导数表示函数在该点下降,而零导数表示函数在该点取得极值。通过分析导数的正负和零点,您可以找到函数的极值点和拐点。导数在0处为7/12,你可能理解成特解方程在0处一阶导数为7/12
y(0)是一个特解,你需要先求解一2、微分,dy阶导数,代入原微分方程,因为x=0,即-7A+12B=0;B=y(0)=7/144,可以解出A、B的值
微分方程是伴随着微积分学一起发展起来的。微积分学的奠基人Newton和Leibniz的著作中都处理过与微分方程有关的问题。微分方程的应用十分广泛,可以解决许多与导数有关的问题。物理中许多涉及变力的运动学、动力学问题,如空气的阻力为速度函数的落体运动等问题,很多可以用微分方程求解。此外,微分方程在化学、工程学、经济学和人口统计等领域都有应用。
特点
常微分方程的概念、解法、和其它理论很多,比如,方程和方程组的种类及解法、解的存在性和性、奇解、定性理论等等。下面就方程解的有关几点简述一下,以了解常微分方程的特点。
求通解在历史上曾作为微分方程的主要目标,一旦求出通解的表达式,就容易从中得到问题所需要的特解。也可以由通解的表达式,了解对某些参数的依赖情况,便于参数取值适宜,使它对应的解具有所需要的性能,还有一次型亦称线性型,两个n元齐次多项式的乘积仍是齐次多项式,且次数就等于这两个齐次多项式次数之和.数域P上任一个n元多项式都可以惟一地表示为P上齐次多项式之和。助于进行关于解的其他研究。
后来的发展表明,能够求出通解的情况不多,在实际应用中所需要的多是求满足某种指定条件的特解。当然,通解是有助于研究解的属性的,但是人们已把研究重点转移到定解问题上来。
一个常微分方程是不是有特解呢?如果有,又有几个呢?这是微分方程论中一个基本的问题,数学家把它归纳成基本定理,叫做存在和性定理。因为如果没有解,而我们要去求解,那是没有意义的;如果有解而又不是的,那又不好确定。因此,存在和性定理对于微分方程的求解是十分重要的。
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