state variable是什麼意思，state variable的意思翻譯、用法、同義詞、例句

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"State variable"（狀态變量）是描述系統在某一時刻狀态的關鍵參數，常見于物理、工程、計算機科學等領域。以下是詳細解釋：

定義

狀态變量是能夠完整描述系統當前狀态的最小變量集合。通過這些變量，結合系統動态方程和外部輸入，可預測系統未來的行為。

核心特點

1. 獨立性
   狀态變量之間相互獨立，無法通過其他變量推導得出。例如，在電路中，電容電壓和電感電流通常是獨立的狀态變量。

2. 動态性
   狀态變量隨時間變化，其演變由微分方程或差分方程描述。例如，彈簧系統中質量塊的位置和速度會隨時間變化。

3. 最小性
   用最少的變量覆蓋系統的全部動态特性。例如，熱力學系統的狀态僅需溫度、壓力、體積即可描述。

應用領域

1. 物理學與工程

   • 熱力學：溫度、壓力、熵等。
   • 電路分析：電容電壓、電感電流。
   • 機械系統：位置、速度、加速度。

2. 控制理論
   狀态變量用于構建狀态空間模型，如：
   $$ dot{x}(t) = Ax(t) + Bu(t) y(t) = Cx(t) + Du(t) $$
   其中，( x(t) )為狀态變量向量，( u(t) )為輸入，( y(t) )為輸出。

3. 計算機科學

   • 程式狀态：對象屬性、線程執行狀态。
   • 狀态機：通過變量值切換系統行為（如自動售貨機的投币狀态）。

與相關概念的區别

• 輸入變量：外部對系統的控制量（如電路的電源電壓）。
• 輸出變量：系統對外表現的可觀測量（如傳感器讀數）。
• 參數：系統固有的固定屬性（如電阻值、彈簧剛度）。

示例

假設一個汽車模型：

• 狀态變量：速度 ( v )、位置 ( x )。
• 輸入變量：油門開度 ( u )。
• 狀态方程：
  $$ dot{v} = frac{F{text{engine}} - F{text{friction}}}{m} dot{x} = v $$
  通過當前速度與位置，可預測未來狀态。

狀态變量是理解和建模動态系統的核心工具，其選擇直接影響模型的準确性與複雜度。

網絡擴展資料二

解釋： 表示某個物體或系統的狀态，可以指描述其特征、屬性或行為的方式。在計算機科學中，也可以指程式或系統當前的運行狀态。

用法：

• The state of the machine was recorded every hour.（機器的狀态每小時都被記錄。）
• The government is responsible for maintaining the state of the roads.（政府負責維護道路的狀态。）
• The program crashed due to an unexpected change in state.（程式由于狀态的意外改變而崩潰。）

近義詞： condition, status

反義詞： change, transition

variable

解釋： 指在計算機編程和數學中，用于表示數值、字符串或其他值的符號或名稱。在其他領域中，指可變的、不确定的或隨機的因素。

用法：

• The value of the variable changes depending on the input. （變量的值取決于輸入。）
• The success of the project is influenced by many variables.（項目的成功受到許多因素的影響。）
• He adjusted the variables in the experiment to achieve accurate results.（他調整了實驗中的變量以獲得準确的結果。）

近義詞： factor, parameter

反義詞： constant, fixed

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