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系统微分方程的作用

发布时间:2019-08-09 22:30 来源:未知 编辑:admin

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  很大区别是:微分方程是理论工具,是解决自治系统和非自治系统的基础。微分方程差不多是和微积分同时先后产生的,苏格兰数学家耐普尔创立对数的时候,就讨论过微分方程的近似解。牛顿在建立微积分的同时,对简单的微分方程用级数来求解。后来瑞士数学家雅各布贝努利、欧拉、法国数学家克雷洛、达朗贝尔、拉格朗日等人又不断地研究和丰富了微分方程的理论。常微分方程的形成与发展是和力学、天文学、物理学,以及其他科学技术的发展密切相关的。数学的其他分支的新发展,如复变函数、李群、组合拓扑学等,都对常微分方程的发展产生了深刻的影响,当前计算机的发展更是为常微分方程的应用及理论研究提供了非常有力的工具。牛顿研究天体力学和机械动力学的时候,利用了微分方程这个工具,从理论上得到了行星运动规律。后来,法国天文学家勒维烈和英国天文学家亚当斯使用微分方程各自计算出那时尚未发现的海王星的位置。这些都使数学家更加深信微分方程在认识自然、改造自然方面的巨大力量。微分方程的理论逐步完善的时候,利用它就可以精确地表述事物变化所遵循的基本规律,只要列出相应的微分方程,有了解方程的方法。微分方程也就成了最有生命力的数学分支。在数学中,一个动力系统被称为自治(驻定)的,当且仅当这个系统由一组常微分方程组成,并且这些方程的表达式与动力系统的自变量无关。在有关物理的动力系统中,自变量通常是时间。这时自治系统通常表示其中的物理规律不随时间变化的系统,也就是说空间中每一点的性质在过去、现在和将来都是一样的。自治系统是动力系统中很重要的一个组成部分。理论上说,所有的动力系统都可以转化为自治系统。数学上或者动力学中,自治系统与非自治系统对应。自治系统为不显含时间t的动力学,非自治系统则显含时间t。可以这么认为,一般的自由振动系统为自治系统,受迫振动则为非自治系统。在线性系统中,自治系统常定义为:不受外部影响即没有输入作用的一类动态系统。

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