西交《高等数学(下)》faq(三)
西交《微积分(下)》FAQ (三)第十章 微分方程
一. 微分方程的通解一定包含方程的全部解吗?
答:首先我们应准确把握解和通解的概念。
解:凡能满足微分方程的函数就叫解。
通解:解中所含任意常数等于方程阶数的解叫通解。
讨论方程的解。
解此方程:分离变量:
两边积分:
于是得通解:。
由任意常数C取定的一个值,所得函数都是方程的解。
如:时,是解,是解等等,似乎通解
包含了全部解。
然而我们很容易验证是方程的解,但不能由通解得到,就是说无论c取何值,
由都得不到这个常数函数。这时,称为方程的奇解。
由此,可知:通解不一定能包含全部解。方程的全部解含通解和奇解。当然,如果没有奇解,那么通解就给出全部解
二.我们可以验证都是微分方程 的解,则是任意常数)是方程的通解。这个结论正确吗?为什么?
答:不正确。因为方程是2阶方程,通解中应只含2个任意常数,所以不是通解,事实上这样的根本不是方程的解。
我们可以证明是方程的两个线性无关的解,所以方程的通解应是。
三.我们可以验证是微分方程的解,又由于中含两个任意常数,所以y是方程的通解。这种认识对吗?为什么?
答: 不对,因为,令,
则,只含一个任意常数,它不是二阶方程的通解。由此说明,不能从表面看常数的个数,而应审定任意常数是否可合并为1个。
四.能否认为微分方程的解不是通解就是特解?
答:结合方程求解先把通解,将解的概念准确理解,以助于回答该问题。
求的通解。
解:,,所以通解为:
如果给定初始条件,求出,则得特解,如设 。
将代入y式:
将代入于是方程满足初始条件
的特解为。
我们可验证是方程的解,它只含一个任意常数,不是通解;终究含常数,也不是特解。
至此,我们知道了方程的解的概念确切理解是:解,通解和特解。
五.设是方程的两解,为什么不一定是方程的通解?(是任意常数)
答:是解,即有
是解,即有。
因为
若是解,应有 ,即
当时,充要条件是或。
由此可知,一般不是通解,若时,又有,含一个任意常数,可以是方程的通解。
所以只有满足时,它才构成通解。
六.实际问题中如何建立微分方程?
答:微分方程理论是研究动态经络模型的重要工具. 首先要找到哪些是变化量哪些是因变量,以及他们之间的变化关系,即函数关系。再令此函数关系的表达式等于所求微分即可。下面举例说明在经济活动中如何分析建立微分方程.
例. 设某种商品的需求弹性为(k为常数),
求该商品的市场需求函数,(这里Q为需求量,P为价格).
解:根据需求弹性概念,有
于是,依题意得微分方程:
分离变量,得:
两端积分:
从而: .
由此例可知,若已知需求弹性,通过解微分方程可建立需求量依赖于价格的需求函数.
七.什么是 Robertson增长律?
设为现时值(如销售额),为饱和水平,若增长速度与成正比,与成正比,则
解之可得
这里为任意常数,此曲线称为逻辑曲线.
八.什么是市场价格动态学?
设某商品的供求函数如下:
又设任意时刻价格变化率与该时刻的超额需求成正比,故满足一阶方程:
A为调节系数.代入得
即.解得
,
其中,.
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