常微分方程12基本概念.ppt

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1、1.2 基本概念基本概念4/24/2023常微分方程定定义义1:1:联联系系自自变变量量、未未知知函函数数及及未未知知函函数数导导数数（或或微微分）的关系式称分）的关系式称为为微分方程微分方程.例1：下列关系式都是微分方程一、常微分方程与偏微分方程一、常微分方程与偏微分方程 4/24/2023常微分方程 如果在一个微分方程中，自变量的个数只有一个，则这样的微分方程称为常微分方程常微分方程.都是常微分方程1.常微分方程常微分方程如4/24/2023常微分方程 如果在一个微分方程中,自变量的个数为两个或两个以上,称为偏微分方程偏微分方程.注:本课程主要研究常微分方程.同时把常微分方程简称为微分方程

2、或方程.2.偏微分方程偏微分方程如都是偏微分方程.4/24/2023常微分方程定定义义2 2：微微分分方方程程中中出出现现的的未未知知函函数数的的最最高高阶阶导导数数或或微分的微分的阶阶数称数称为为微分方程的微分方程的阶阶数数.是一阶微分方程；是二阶微分方程；是四阶微分方程.二、微分方程的阶二、微分方程的阶如:4/24/2023常微分方程n阶微分方程的一般形式为4/24/2023常微分方程 是线性微分方程是线性微分方程.三 线性和非线性如如1.如果方程4/24/2023常微分方程 是非线性微分方程是非线性微分方程.如如2.n阶线性微分方程的一般形式不是线性方程的方程称为非线性方程4/24/20

3、23常微分方程四 微分方程的解定义44/24/2023常微分方程例2证明:4/24/2023常微分方程1 显式解与隐式解相应定义4所定义的解为方程的一个显式解.隐式解.注:显式解与隐式解统称为微分方程的解.4/24/2023常微分方程例如有显式解:和隐式解:4/24/2023常微分方程2 通解与特解定义5 如果微分方程的解中含有任意常数,且所含的相互独立的任意常数的个数与微分方程的阶数相同,则称这样的解为该方程的通解.例如:n阶微分方程通解的一般形式为4/24/2023常微分方程注1:4/24/2023常微分方程例3证明:由于故4/24/2023常微分方程又由于4/24/2023常微分方程注2

4、:注3:类似可定义方程的隐式通解,如果微分方程的隐式解中含有任意常数,且所含的相互独立的任意常数的个数与微分方程的阶数相同,则称这样的解为该 方程的隐式通解.以后不区分显式通解和隐式通解,统称为方程的通解.4/24/2023常微分方程 在通解中给任意常数以确定的值而得到的解称为方程的特解.例如定义64/24/2023常微分方程3 定解条件 为了从通解中得到合乎要求的特解,必须根据实际问题给微分方程附加一定的条件,称为定解条件.求满足定解条件的求解问题称为定解问题.常见的定解条件是初始条件,n阶微分方程的初始条件是指如下的n个条件:当定解条件是初始条件时,相应的定解问题称为初值问题.4/24/2

5、023常微分方程注1:n阶微分方程的初始条件有时也可写为注2:4/24/2023常微分方程例4解由于且4/24/2023常微分方程解以上方程组得4/24/2023常微分方程五 积分曲线和方向场1 积分曲线一阶微分方程称为微分方程的积分曲线.4/24/2023常微分方程2 方向场在方向场中,方向相同的点的几何轨迹称为等斜线.所规定的方向场.4/24/2023常微分方程例54/24/2023常微分方程例6积积分曲分曲线线方向场方向场4/24/2023常微分方程方向场示意图方向场示意图 积分曲线积分曲线 例74/24/2023常微分方程习题：p15.2(1、3、5)；3（1、3、5、7）；44/24/2023常微分方程