(9.1)James Stewart Calculus 5th Edition:Modeling with Differential Equations


Models of Population Growth 人口增長模型

先簡單說明下模型中的變量:
t 是時間, 自變量
p 是人口數量,因變量


人口增長率為:
dP / dt

假設下面式子成立:



也就是:



我們可以求得指數函數:

對應的圖像為:


但是,人口只能為正數,所以,需要取上面部分:


剩下的略


A Model for the Motion of a Spring 彈簧的動力模型

我們知道,彈簧儲存的力 為: f = -kx (也就是反方向的力,彈力系數)


有f = ma



我們知道 a 是加速度, 可以表示為 距離和時間的二次微分



我們可以有

簡單變化,可以得到:



General Differential Equations 一般微分方程

In general, a differential equation is an equation that contains an unknown function and
one or more of its derivatives
微分方程,也就是,包含一個或者多個導數 和 未知函數的方程

例如:


其實,也就是


這里,如果我們給微分方程一個具體的解,



則會得到函數


但是,大多數時候,微分方程沒有那么簡單。
它沒有一個具體的解決方法。后面會具體學習


例子1


這里先求y的微分



然后,右側就可以表示為:



這個時候,每個c的值,都是微分方程的一個解。

其實,上面這個例子,很好理解。

我們簡單總結下。
我們通常對方程的解集不感興趣,所以需要添加附加條件
通常的問題,都會添加前提條件



我們可以叫做, ** initial condition 初始條件 **。

微分方程,滿足的 ** initial condition 初始條件 **
叫做: initial-value problem 初始值問題
(也很好理解,解集賦初值的條件下,可以求出具體的值)


例子2


我們把 t = 0, y = 2 帶入到上面的式子





可以求出 c = 1/3
所以,對應的解為:
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