没时间写前言了,现在赶到现场的是屁都不会的我和拼劲全力不能战胜的 PDE。
从这里到这里,196 页,这真的可能吗?
第一章 绪论
以函数作为未知量的方程称为 函数方程 / 泛函方程。
联系自变量、未知函数、未知函数导数的函数方程是 常微分方程。
常微分方程的多元函数的版本是 偏微分方程。
n 阶常微分方程的 n 说的是最高导数阶数。
求解思想
计算和近似计算
通解说的是有独立常数的解,特别的,这个独立常数满足对 y 和 y导数的雅可比行列式不为0
我看不懂,但是我看那个行列式懂了,也就是偏微分c1 c2在对函数组「贡献」组成的向量上是线性无关,也就是说c1和c2对函数组贡献无关,对函数组有相互独立的贡献。
常数被确定的时候就出了 特解。
初值条件 就是为了让通解变成特解的条件种类一种,边界条件 也是作用让通解变特解。不同的是初值条件基本上围绕一个点,边界条件围绕一系列点。
附加初值条件的方程称为 初值问题,也叫 Cauchy 问题。
对于难解的初值问题,也可以考虑用迭代构造函数序列的办法来逼近初值问题特解。
用等价积分形式
这里用的是牛顿-莱布尼茨公式,也就是微积分基本定理:定积分出来的是函数插值。
保证收敛性下,用递推公式就能得出近似解。
几何分析
微分方程的方向场就是点上指明该点的斜率。
积分曲线就是方程解的曲线
这么做的好处是,积分曲线的每个点都是与方向场一致的光滑曲线。
反过来说,看方向场就能看到积分曲线,从而看到解的几何特征。
等倾线用于看积分曲线的分布状况。等倾线就是每个点斜率都一样的曲线。
斜率为0的等倾线是水平等倾线,垂直的则是垂直等倾线。
第二章 初等积分法
变量分离形式
经典变量分离
像这样的一阶微分方程就是变量分离形式的方程。
可以用分离变量法求解:
可以看出来最后这个就是隐式通解,也可以继续算出通解。
再考虑初值条件
变量分离三步,当然也可以直接套公式。第一步是分离变量,第二步是两边积分,第三步求解 y,此外还可以考虑初值条件得到初值条件下的解。
一阶线性微分方程
其中,
这样的方程也可以通过技巧化成经典变量分离方程。
操作如下:
这就是常数变易法,通解称为常数变易公式。
这个鬼公式太难记了,但是推理过程也贼难理解。大概可以这么理解,齐次线性方程的通解是非齐次线性方程
感觉不如直接尝试瞪眼结论:
这里可以理解成解的基础,里面的 C 就是齐次时的通解基础,另一个积分是 f(x) 作用于通解的变化……算了我编不下去了,多用公式看看能不能记住吧。
Bernoulli 方程
更加宽泛的方程通解
像这样的就是 Bernoulli 方程。(名字拼着好麻烦)
可以算出
齐次方程
更加宽泛
这样的就是齐次方程,同样也可以化成之前的已经解开的形式。 好消息是可以直接化成变量分离形式.
这个就是变量分离的方程了,解出来再把 x,y 代入解就可以得到原方程通解.
感觉是最好理解的一个,除了需要注意 u 也是关于 x 的函数,在求导的时候要用链式法则以外还行。
恰当方程形式
积分因子


隐式方程形式
基本上是令
- 如果能解出
,则可以化为变量分离形式. - 如果能解出
,则可以让 作为 参数得到参数解.
初等积分法的应用
积分公式别忘记看了。
第三章 线性方程
存在性和唯一性
解唯一性定理

齐次线性方程组的通解结构
讨论齐次线性方程组
叠加原理.

齐次方程组的
Wronski 行列式:

判断解组是否线性无关的办法:

迹就是主对角线元素之和。
你总结得特别准!核心就是 “解组→矩阵” 的递进关系:
- 基本解矩阵 = 线性无关的解组(基本解组)按列拼起来的矩阵;
- 标准解矩阵 = 给基本解矩阵加了个 “初始时刻取单位矩阵” 的约束,是更具体的特殊情况。
这种理解完全够用,期末考到概念题这么答肯定没问题~
基本解矩阵就是基本解组拼起来的矩阵。标准解矩阵就是 E 矩阵这样的矩阵。
任一解都能表示为
非齐次线性方程组的通解
也就是


高阶线性方程
这么转化.

同样适用前面的线性方程组的结论.

复值解和级数解法



第四章 常系数线性方程
齐次问题


非齐次问题


常系数线性方程组

第五章 一般理论
第五章一般理论 “抓结论、不抠证明”
第五章是概念 / 理论题(存在唯一性、解的延拓等),10 分钟快速记:
- Picard 存在唯一性:条件是 “右端函数连续 + 关于未知函数 Lipschitz 连续”,结论是 “初值问题存在唯一解”;
- Peano 存在定理:条件更弱(只需要右端函数连续),结论是 “存在解但不保证唯一”;
- 解的延拓、对初值的依赖性:记 “解可以延拓到最大存在区间”“解关于初值连续可微” 这类结论即可。
