微分方程

Differential Equation

表示未知函数未知函数的导数自变量之间关系的方程,描述系统从一个时刻到另一个时刻的变化情况

微分方程的阶:所出现的未知函数的最高阶导数的阶数
微分方程的解:满足微分方程的函数,将此函数代入微分方程可以使得方程成为恒等式。
初值条件:用来确定任意常数的条件

graph LR
微分方程--> 常微分方程 & 偏微分方程
常微分方程ODE--> 线性常微分方程 & 非线性常微分方程 & 随机微分方程SDE
偏微分方程PDE--> 线性偏微分方程 & 非线性偏微分方程 & 随机微分方程SDE

一、常微分方程 ODE

Ordinary Differential Equation ODE

未知函数的所有导数都是关于同一变量的微分方程

线性微分方程
非线性微分方程

1. 一阶线性微分方程

一阶微分方程
一阶线性微分方程
可降阶的高阶微分方程

2. 高阶线性微分方程

常系数线性微分方程

二、偏微分方程 PDE

Partial Differential Equations PDE

未知函数是多个变量的函数,并且包含多个变量的偏导数的微分方程

graph LR
	偏微分方程 --> 1[椭圆方程] & 2[抛物线方程] & 3[双曲方程]
	1 -->拉普拉斯方程
	2 --> 热方程
	3 --> 波方程

三、随机微分方程 SDE

Stochastic Differential Equations
在经典微分方程(ODE/PDE)中引入随机性,以建模现实中的不确定性

四、微分方程建模

从不同领域抽象出共性数学模型,使用微分方程解决实际问题
实际系统多是非线性系统,线性化方法“非线性 线性化” ,能够解决大量的实际问题

基本思路数值计算