微分方程中为什么e经常出现

2024-08-21 13:38:53 浏览数 (5)

今天看到个视频,有点启发,都通了。一文速通微分方程- 我以前写过这个,但是最后一类用的最多的没有写。

先回答问题,因为好多物理现象都可以写成一个常系数的线性微分方程。因为形式很明显的需要一个求导稳定的函数。书上其实是差不多这样说的,但是我就是没哪种理解的感觉。

后来就联想到e的稳定性,带进去求解。细节可以看书,文章就是启发性。

可以看到在书上是把常系数方程单独的放在一个大类

表示一个原始物理量在一个单位时间内增长一倍,同时新增长的量在单位时间内也会进行持续的复合增长。书上老讲什么存钱,我看球不懂,还有好多人说看懂了,不信。

当你的增长量是2倍的时候是什么样的?你看这不就是求极限吗?

同理也可以求这个增长是x的时候是什么样的

没办法,绕不开的。知道有这个东西就行:

我们开始考虑这个问题

我们来颠倒一下,变成了趋于0,接着就是可以把x看作小增量

我们此时可以把e定义成这样

此时用导数定义写

就这样

单独令

对1两边取e的dx次方

得到3

3代入2,化解

这个阻尼系统中,有三个力

合力为0 ,可以写一个方程

RC中

也可以写一个微分方程出来

就是这样

一般是先求0解

这里是最重要的地方,因为y的形式是稳定的,我们就在寻求一个函数,它的n阶导数,以及他们系数之间形式稳定。所以可以设上面的函数的样子出来,代进去。

计算这个

求导打开

提取,美!

我们起名字叫这个东西为特征方程,主要是求a

因为是二元一次方程,也可以写成俩项

第一个是没有重根,最喜欢的一种

这里总结一下

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