一、初值问题简述
在多变量微积分中,初值问题是一个常微分方程以及一个初始条件,该初始条件指定域中给定点处未知函数的值。在物理学或其他科学中对系统进行建模通常相当于解决初始值问题。
通常给定的微分方程有无数个解,因此我们很自然地会问我们要使用哪一个。要选择一种解决方案,需要更多信息。一些有用的特定信息是初始值,它是用于查找特定解决方案的有序对。
具有一个或多个初始值的微分方程称为初值问题。
一般规则是初值问题所需的初值数量等于微分方程的阶数。例如,如果我们有微分方程, 然后是一个初始值,当这些方程放在一起时,就形成了一个初始值问题。
微分方程是二阶的,所以我们需要两个初始值。对于阶数大于1的初始值问题,自变量应使用相同的值。该二阶方程的初始值的一个示例是y和。这两个初值与微分方程一起构成初值问题。
这些问题之所以如此命名,是因为未知函数中的自变量通常是,代表时间。因此,值为代表问题的开始。
二、示例1
验证该功能是初值问题的一个解。
对于满足初值问题的函数,它必须同时满足微分方程和初始条件。为了表明满足微分方程,我们首先计算。
这给出了,接下来我们将两者替换和代入微分方程左侧并化简:
这等于微分方程的右侧,所以使用。
接下来我们计算。
该结果验证了初始值。因此给定函数满足初值问题。
三、小结
在前面的示例中,初始值问题由两部分组成。第一部分是微分方程,第二部分是初始值。这两个方程共同构成了初值问题。
一般来说也是如此。初值问题由两部分组成:微分方程和初始条件。
微分方程有一系列解,初始条件决定了。示例中微分方程的解族由下式给出。该解决方案系列如图 2 所示,其中对特定解决方案进行了标记。
四、测试
对于c的任何值,函数,是方程的解,求c的值,对于该值,解满足初始条件。
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