Дифференциальное уравнение это:

Дифференциальное уравнение

Дифференциа́льное уравне́ние — уравнение, связывающее значение некоторой неизвестной функции в некоторой точке и значение её производных различных порядков в той же точке. Дифференциальное уравнение содержит в своей записи неизвестную функцию, её производные и независимые переменные; однако не любое уравнение, содержащее производные неизвестной функции, является дифференциальным уравнением. Например, \ f'(x)=f(f(x)) не является дифференциальным уравнением. Стоит также отметить, что дифференциальное уравнение может вообще не содержать неизвестную функцию, некоторые её производные и свободные переменные, но обязано содержать хотя бы одну из производных.

Порядок, или степень дифференциального уравнения — наибольший порядок производных, входящих в него.

Решением (интегралом) дифференциального уравнения порядка n называется функция y(x), имеющая на некотором интервале (a, b) производные y'(x), y''(x), ..., y^{(n)}(x) до порядка n включительно и удовлетворяющая этому уравнению. Процесс решения дифференциального уравнения называется интегрированием. Вопрос об интегрировании дифференциального уравнения считается решенным, если нахождение неизвестной функции удается привести к квадратуре, независимо от того, выражается ли полученный интеграл в конечном виде или нет.

Все дифференциальные уравнения можно разделить на обыкновенные (ОДУ), в которые входят только функции (и их производные) от одного аргумента, и уравнения с частными производными (УРЧП), в которых входящие функции зависят от многих переменных. Существуют также стохастические дифференциальные уравнения (СДУ), включающие случайные процессы.

Первоначально дифференциальные уравнения возникли из задач механики, в которых участвовали координаты тел, их скорости и ускорения, рассматриваемые как функции времени.

Содержание

Обыкновенные дифференциальные уравнения

Обыкновенные дифференциальные уравнения (ОДУ) — это уравнения вида

F\left(x,y,y',y'',...,y^{(n)}\right)=0\! или F\left(x,y,\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x},\frac{\mathrm{d}^{2}y}{\mathrm{d}x^2},...,\frac{\mathrm{d}^{n}y}{\mathrm{d}x^n}\right)=0,

где ~y=y(x) — неизвестная функция (возможно, вектор-функция; в таком случае часто говорят о системе дифференциальных уравнений), зависящая от независимой переменной ~x, штрих означает дифференцирование по ~x. Число ~n называется порядком дифференциального уравнения.

Дифференциальные уравнения в частных производных

Дифференциальные уравнения в частных производных (УРЧП) — это уравнения, содержащие неизвестные функции от нескольких переменных и их частные производные. Общий вид таких уравнений можно представить в виде:

F \left(x_1, x_2,\dots, x_m, z, \frac{\partial z}{\partial x_1}, \frac{\partial z}{\partial x_2},\dots, \frac{\partial z}{\partial x_m}, \frac{\partial^2 z}{\partial x_1^2}, \frac{\partial^2 z}{\partial x_1 \partial x_2}, \frac{\partial^2 z}{\partial x_2^2},\dots,\frac{\partial^n z}{\partial x_m^n}\right)= 0,

где x_1, x_2,\dots, x_m — независимые переменные, а z\! = z(x_1, x_2,\dots, x_m) — функция этих переменных.

Примеры

y''+9y=0 — однородное дифференциальное уравнение второго порядка. Решением является семейство функций y = (C_1 \cos(3x) + C_2 \sin(3x)), где C_1 и C_2 — произвольные константы.

Второй закон Ньютона можно записать в форме дифференциального уравнения m \frac{d^2 x}{dt^2}= F(x,t), где m — масса тела, x — его координата, F(x,t) — сила, действующая на тело с координатой x в момент времени t. Его решением является траектория движения тела под действием указанной силы.

Колебание струны задается уравнением \frac{\partial{}^2 u}{\partial t^2}=a^2 \frac{\partial^2 u}{\partial x^2}, где u=u(x,t) — отклонение струны в точке с координатой x в момент времени t, параметр a задает свойства струны. Это так называемое волновое уравнение.

См. также

Ссылки

Литература

Учебники

  • В. И. Арнольд. Обыкновенные дифференциальные уравнения. М.: Наука, 1966.
  • Л. С. Понтрягин Обыкновенные дифференциальные уравнения. М.: Наука, 1974
  • Л. Э. Эльсгольц. Дифференциальные уравнения и вариационное исчисление. М.: Наука, 1969.
  • А. Н. Тихонов, Васильева А. Б., А. Г. Свешников. Дифференциальные уравнения, 4е изд., Физматлит, 2005.
  • А. Н. Тихонов, А. А. Самарский. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1972.
  • А. Д. Полянин, В. Ф. Зайцев, А. И. Журов. Методы решения нелинейных уравнений математической физики и механики. М.: Физматлит, 2005.
  • Чарльз Генри Эдвардс , Дэвид Э. Пенни. Дифференциальные уравнения и проблема собственных значений: моделирование и вычисление с помощью Mathematica, Maple и MATLAB = Differential Equations and Boundary Value Problems: Computing and Modeling. — 3-е изд. — М.: «Вильямс», 2007. — ISBN 978-5-8459-1166-7
  • Х. Р. Латипов. Качественные исследование характеристик одного класса дифференциальных уравнений в целом. Т.: ФАН, 1993
  • А. Ф. Филиппов Введение в теорию дифференциальных уравнений. — Изд. 2-е. — 2007. — 240 с. — ISBN 5354004160
  • А. М. Ахтямов. Математика для социологов и экономистов. — М. : Физматлит, 2004.

Справочники

  • Э. Камке. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: Наука, 1976.
  • В. Ф. Зайцев, А. Д. Полянин. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: Физматлит, 2001.
  • Э. Камке. Справочник по дифференциальным уравнениям в частных производных первого порядка. М.: Наука, 1966.
  • В. Ф. Зайцев, А. Д. Полянин. Справочник по дифференциальным уравнениям с частными производными первого порядка. М.: Физматлит, 2003.
  • А. Д. Полянин. Справочник по линейным уравнениям математической физики. М.: Физматлит, 2001.
  • А. Д. Полянин, В. Ф. Зайцев. Справочник по нелинейным уравнениям математической физики: Точные решения. М.: Физматлит, 2002 .

Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Дифференциальное уравнение" в других словарях:

  • ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ — (differential equation) Уравнение, определяющее зависимость переменной от ее собственных производных с учетом времени, которое рассматривается как непрерывная переменная. Уравнение этого типа следует отличать от разностного уравнения, в котором… …   Экономический словарь

  • ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ — уравнение, связывающее искомую функцию, ее производные (или дифференциалы) и независимые переменные, напр. dy = 2xdx. Решением или интегралом дифференциального уравнения называется функция, при подстановке которой в дифференциальное уравнение… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ — ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ, уравнение, содержащее производные. Дифференциальные уравнения используются почти во всех областях ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ. см. также ИСЧИСЛЕНИЕ …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • дифференциальное уравнение — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN differential equation …   Справочник технического переводчика

  • дифференциальное уравнение — уравнение, связывающее искомую функцию, её производные (или дифференциалы) и независимые переменные, например dy = 2xdx. Решением или интегралом дифференциального уравнения называется функция, при подстановке которой в дифференциальном уравнении… …   Энциклопедический словарь

  • дифференциальное уравнение — diferencialinė lygtis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. differential equation vok. Differentialgleichung, f rus. дифференциальное уравнение, n pranc. équation différentielle, f …   Automatikos terminų žodynas

  • дифференциальное уравнение — diferencialinė lygtis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. differential equation vok. Differentialgleichung, f rus. дифференциальное уравнение, n pranc. équation différentielle, f …   Fizikos terminų žodynas

  • ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ — уравне ние, связывающее искомую функцию, её производные (или дифференциалы) и независимые переменные, напр. dy = 2xdx. Решением или интегралом Д. у. наз. ф ция, при подстановке к рой в Д. у. последнее обращается в тождество; в приведённом примере …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ С ЧАСТНЫМИ ПРОИЗВОДНЫМИ — уравнение вида где F заданная действительная функция точки х=(xt, ..., х п )области Dевклидова пространства Е п, и действительных переменных (и(х) неизвестная функция) с неотрицательными целочисленными индексами i1 ,..., in, k=0, ..., т, по… …   Математическая энциклопедия

  • Дифференциальное уравнение в частных производных — (частные случаи также известны как уравнения математической физики, УМФ)  дифференциальное уравнение, содержащее неизвестные функции нескольких переменных и их частные производные. Содержание 1 Введение 2 История …   Википедия

Книги

Другие книги по запросу «Дифференциальное уравнение» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»