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ODE中级常微分方程Intermediate Ordinary Differential Equation
微分方程是含有未知函数的导数(或微分)的方程式,其中未知函数是一元函数方程的叫做常微分方程,与之相对的,是包含多元函数的方程,即偏积分方程。在常微分方程中,线性微分方程的作用突出,物理学和应用数学中遇到的大多数初级和特殊函数都是线性微分方程的解。当物理现象用非线性方程建模时,它们通常使用近似线性微分方程,以便更容易地求解。
中级常微分方程课程适用于数学专业的学生,尤其是已经掌握了微积分的先决知识和部分复变量的知识,并且正在阅读终极微积分和线性代数的参与者。课程内容主要包括连续模型,解析、图形和数值解,线性 ODE 的输入响应公式,一阶 ODE 和矩阵指数系统,非线性系统和相的平面分析。
完成课程的学生将能够:
- 展示对常微分方程 (ODE) 的含义、阶数、通解和特解的理解。
- 识别和求解不同类型的ODE,包括可分离、精确、齐次、线性和伯努利方程。
- 解决使用ODE建模的应用初始值问题 (IVP),包括总体模型、牛顿力学问题以及加热和冷却问题。
- 应用待定系数法、参数变异法和拉普拉斯变换法,求解常系数线性常微分方程组、高阶微分方程组、齐次和非齐次方程组、一阶线性方程组和单高次方程组的IVPs对具有常系数的线性方程进行排序。
- 将幂级数和约简的概念应用于线性常微分方程来求解具有可变系数的微分方程,包括柯西-欧拉方程。
- 展示对与相平面分析相关的概念的理解,例如自治系统、相平面、临界(平衡)点及其稳定性和分类。
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