
【計】 differential equation
微分方程(Differential Equation)是數學分析中描述未知函數與其導數之間關系的方程,廣泛應用于物理學、工程學、生物學等領域。從漢英詞典視角,其核心定義為:
微分方程 /wēi fēn fāng chéng/
英譯:an equation involving derivatives of a function or functions, expressing a relationship between the function and its derivatives(來源:《牛津數學詞典》。
基本形式
微分方程的标準形式為:
$$
Fleft(x, y, y', y'', dots, y^{(n)}right) = 0
$$
其中( y^{(n)} )表示未知函數( y )的( n )階導數(來源:Wolfram MathWorld。
分類與實例
應用領域
微分方程在電路分析(如RLC電路模型)、人口動力學(Logistic方程)、流體力學(Navier-Stokes方程)等領域為建模基礎(來源:Khan Academy。
漢語“微分方程”強調“微分”(導數)與“方程”的結合,與英語“differential equation”直譯一緻,但英語更注重“導數關系”的數學抽象性(來源:《劍橋高階英漢雙解詞典》。
參考來源
Oxford Dictionary of Mathematics
Wolfram MathWorld: Differential Equations
Khan Academy: Differential Equations
Cambridge Advanced Learner's Dictionary
微分方程是數學中用來描述變量之間動态關系的重要工具。以下是其核心概念和分類的詳細解釋:
1. 基本定義 微分方程是包含未知函數及其導數的方程,通常用于描述物理量隨時間或空間的變化規律。例如: $$ frac{dy}{dx} + 3y = e^x $$ 其中( y )是未知函數,(frac{dy}{dx})是其一階導數。
2. 分類體系
按自變量數量:
按階數劃分: 最高階導數的次數決定方程階數。例如二階方程: $$ frac{dy}{dt} + 5frac{dy}{dt} + 6y = 0 $$
按線性特性:
3. 解的構成
4. 應用領域
5. 理論支撐 皮卡-林德洛夫定理保證了一階ODE解的存在唯一性,要求函數滿足利普希茨連續性條件。對于高階方程,通常通過降階法轉化為一階方程組求解。
該數學工具的發展曆經牛頓、萊布尼茨到歐拉、拉普拉斯等數學家的貢獻,現已成為描述确定性系統最核心的建模語言,其數值解法(如龍格-庫塔法)更是現代科學計算的基石。
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