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Lição 100 — Consolidação Trimestre 10 (EDOs)

第10学期常微分方程综合研讨:可分离型、一阶线性、种群模型、常系数二阶、振动、RLC电路、数值欧拉法和牛顿冷却。

Used in: AP Calculus BC (EUA) · Leistungskurs Mathematik Klasse 12 (Alemanha) · H2 Mathematics (Singapura) · Spécialité Maths Terminale (França)

y+p(x)y=q(x)1ª ordem linearay+by+cy=q(x)2ª ordem coef.constantes\underbrace{y' + p(x)\,y = q(x)}_{\text{1ª ordem linear}} \quad \Big| \quad \underbrace{ay'' + by' + cy = q(x)}_{\text{2ª ordem coef.\,constantes}}
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Rigorous notation, full derivation, hypotheses

技术地图和决策标准

"存在性与唯一性定理说:在 连续的每个点 (x₀, y₀) 处,恰好存在一条解曲线。" — Lebl, Notes on Diffy Qs §1.2

"积分因子的想法是将左边写成精确导数。" — OpenStax 微积分第2卷 §4.5

本学期的技术表:

常微分方程标准形式技术通解
可分离分离并积分隐式
一阶线性
马尔萨斯可分离
逻辑斯谛可分离 + 部分分数
冷却可分离
二阶齐次特征方程 三种情况
二阶非齐次待定系数
数值欧拉法任意数列

SVG——常微分方程决策图

常微分方程来临阶数?一阶二阶可分离?→ 积分线性?→ 积分因子常系数?→ 特征数值方法非解析

已解决的示例

Exercise list

35 exercises · 8 with worked solution (25%)

Application 18Understanding 3Modeling 9Challenge 2Proof 3
  1. Ex. 100.1Application

    分类和求解:

  2. Ex. 100.2Application

    分类和求解:

  3. Ex. 100.3Application

    分类和求解:

  4. Ex. 100.4Application

    分类和求解:(注意共振)。

  5. Ex. 100.5ApplicationAnswer key

    求解 。稳定平衡值是多少?

  6. Ex. 100.6ApplicationAnswer key

    求解 。温度达到40°C需要多长时间?

  7. Ex. 100.7Application

    求解 。对阻尼进行分类。

  8. Ex. 100.8ApplicationAnswer key

    将欧拉法应用于 。与 比较。

  9. Ex. 100.9Application

    求解

  10. Ex. 100.10ApplicationAnswer key

    求解

  11. Ex. 100.11Application

    无阻尼质量-弹簧: kg、 N/m、。找周期、幅度和相位。

  12. Ex. 100.12Application

    通过直接代入验证 求解

  13. Ex. 100.13Application

    。极限值 是多少? 时的时间是什么?

  14. Ex. 100.14Application

    求解 。解释为什么会出现 因子。

  15. Ex. 100.15Application

    伯努利:通过代换 求解

  16. Ex. 100.16Application

    求解 。(提示:通过设置 降低到一阶。)

  17. Ex. 100.17Application

    求解

  18. Ex. 100.18Understanding

    求解逻辑斯谛方程 的正确技术是什么?

  19. Ex. 100.19Understanding

    判别式 且两根都是负数。 解的行为是什么?

  20. Ex. 100.20Understanding

    比较欧拉法和RK4的收敛阶。

  21. Ex. 100.21Application

    尸体在10:00发现时温度为33°C。房间20°C、 h⁻¹。估计死亡时间。

  22. Ex. 100.22Modeling

    摩托车悬挂: kg、 kN/m、。计算自然频率、阻尼系数并对制度分类。

  23. Ex. 100.23ModelingAnswer key

    RC电路 ms、5 V阶跃源。 V 在什么时刻?

  24. Ex. 100.24Modeling

    RC低通滤波器、 kHz。计算 kHz 处的衰减(以dB)。

  25. Ex. 100.25Modeling

    中国:2020年14亿、年增长率0.4%。马尔萨斯模型预测2050年的人口。

  26. Ex. 100.26Modeling

    与前一个练习相同的数据,但使用逻辑斯谛模型 十亿。在2050年与马尔萨斯比较。

  27. Ex. 100.27Modeling

    药物: mg/L、 h⁻¹。浓度下降到5 mg/L需要多长时间?

  28. Ex. 100.28ModelingAnswer key

    有100升纯水的储罐,每分钟接收5升2 g/L的盐水;完全混合的液体每分钟流出5升。30分钟内盐的数量是多少?

  29. Ex. 100.29ModelingAnswer key

    持续供款投资:。30年内的资产是多少?

  30. Ex. 100.30Modeling

    核反应堆: s、。功率翻倍需要多长时间?

  31. Ex. 100.31ProofAnswer key

    证明积分因子公式确实求解 。同时证明给定初值的解的唯一性。

  32. Ex. 100.32Proof

    证明 对于 线性无关、通过计算朗斯基行列式。

  33. Ex. 100.33Proof

    证明欧拉法有全局收敛阶1。

  34. Ex. 100.34Challenge

    Lotka-Volterra。 。找平衡点,通过雅可比分析稳定性,并估计非平凡平衡附近的振荡周期。

  35. Ex. 100.35Challenge

    大摆。 。表示精确周期为椭圆积分并与小角度近似比较。

来源

Updated on 2026-05-06 · Author(s): Clube da Matemática

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