工數@ Xavier.k.chen - 隨意窩
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會教用特徵值( eigenvalue ) 與特徵向量( eigenvactor ) 來解齊次聯立ODE,所以也算在微分方程式裡! 5. 偏微分方程式( Partial Differential Equation , PDE ) 真是超級難 ...
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200903112224工數?我想這是我的志向泰勒級數,是屬於微積分的範圍,要把他納入工數範圍考也可以,因為在複變函數中還有算泰勒級數與馬克勞林級數,不過出比較少,所以絕對不至於說泰勒級數是高等工數的範圍!況且〝高等工數〞跟〝工數〞到底差在哪?內容是一模一樣的,不過是有書名叫「高等工程數學」,只是如此而已。
至於研究所的工數考科,有些會寫「微分方程式」,其實包含:
1.常微分方程式(OrdinaryDifferentialEquation,ODE)
包括一階ODE的解法、二階與高階ODE的解法(重點在算特解)、聯立ODE、級數解等。
2.拉普拉斯轉換(LaplaceTransform)
中文通常簡稱〝拉氏轉換〞,學到後面的應用階段,會教如何用來解ODE,包括解聯立ODE。
3.傅立業分析(FourierAnalysis)
中文通常簡稱〝傅氏分析〞,包含傅氏級數、傅氏積分、傅氏轉換,級數方面用來解ODE的應用請參考以上連結,且傅氏轉換也可用來解ODE跟PDE喔!
4.矩陣與線性代數
會教用特徵值(eigenvalue)與特徵向量(eigenvactor)來解齊次聯立ODE,所以也算在微分方程式裡!
5.偏微分方程式(PartialDifferentialEquation,PDE)
真是超級難!及前面所有數學技巧之大成!拉氏轉換與傅氏分析全部都要會!ODE中的級數解,特別是貝索方程式一定要熟!如果還能精通直角座標、圓柱座標、球座標之間的轉換,外加熱力學的一些觀念,相信一定可以徹底學會PDE的!
很多人以為ODE就是表示微分方程式,其實不然,會造成這種錯覺,原因是學校老師教的不夠多,如果開一門「微分方程」的課,最多只教到拉氏轉換而已,傅氏分析跟PDE是不可能教到的。
早期還把複變函數一起算進去,因為複變數積分可以算PDE中出現的積分,但現在就都幾乎沒包含在微分方程式裡了,所以考科為「微分方程式」的,上面五大項通通都要會喔!
誰可以告訴我變數分離、利用Fourier級數,希望可以解釋的簡單一點,請把我當笨蛋教我!!
你這樣問很籠統,來個題目好嗎?
看來我自己舉題目來解說好了!
變數分離,沒意外的話是指一階微分方程式的解法!通常我們一看到一階微分方程式,第一個反應就是看是否能把應變數〝y〞的多項式移一邊,自變數〝x〞的多項式移一邊,然後兩邊積分就會得到答案,習慣上會把應變數放等號左邊、自變數放等號右邊,舉個例題來說......
Ex1.(y+x2y)y'+4x+xy2=0 , y'=dy/dx
sol:
由原式可得:y(1+x2)dy+x(4+y2)dx=0
→y(1+x2)dy=-x(4+y2)dx
→[y/(4+y2)]dy=[-x/(1+x2)]dx
寫成上面那樣,已經把有關〝y〞的項跟有關〝x〞的項完全分離至等號兩邊,接下來等號兩邊積分即可得答案......
∫[y/(4+y2)]dy=∫[-x/(1+x2)]dx+c
→(1/2)‧ln│y2+4│=-(1/2)‧ln│x2+1│+c#
上面答案雖然不夠漂亮,但也是正確的,微分方程式的解只有正不正確,沒有漂不漂亮的分別,考試時有時間再去整理,上面答案還可以整理成......
(x2+1)(y2+4)=c#
答案整理成這樣很漂亮,但不是絕對必要。
利用Fourier級數......我猜你是說利用Fourier級數來解微分方程式,當一高階線性微分方程式的非齊性項為週期函數時,需用Fourier級數得到特解。
此時,所得到的齊性解(Homogeneoussolution)yh為暫態解(Transientsolution),特解(Particularsolution)yp為穩態解(Steadystatesolution),一樣以例題來解說......
Ex2.y''+0.02y'+25y=r(x) , y'=dy/dx , y''=d2y/dx2
r(x)=x+0.5π,for-π
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