微分方程的意義及應用,請問微分方程的意義是什麼,為什麼在控制論中總要用到他呢?

2021-03-04 04:37:54 字數 5092 閱讀 3126

1樓:匿名使用者

我的一點理解,供你參考:想控制乙個變數x,當它偏離目標值a時候,你要給它乙個力f(x),這個力會給x乙個變化率dx/dt,於是有

dx/dt = f(x)

這樣乙個自治微分方程。乙個好的控制系統,就是給出了乙個合適的f,使得變數x受到擾動偏離目標值a時,會按照此方程的解軌跡自動回覆到a。

例如用彈簧將乙個小球控制在x=0的位置(x是小球的水平位置),彈性係數k,小球質量為m,則這個彈簧控制系統的f為:

f(x) = -kx/m

於是小球位置x(t)滿足的微分方程為

dx/dt = -kx/m

從解可以看出,不論初值x(0)是多少,x(t)都會以指數衰減的速度回歸到0。

請問微分方程的意義是什麼,為什麼在控制論中總要用到他呢?

2樓:匿名使用者

我的一點理解,供你參考:想控制乙個變數x,當它偏離目標值a時候,你要給它乙個力f(x),這個力會給x乙個變化率dx/dt,於是有

dx/dt = f(x)

這樣乙個自治微分方程。乙個好的控制系統,就是給出了乙個合適的f,使得變數x受到擾動偏離目標值a時,會按照此方程的解軌跡自動回覆到a。

例如用彈簧將乙個小球控制在x=0的位置(x是小球的水平位置),彈性係數k,小球質量為m,則這個彈簧控制系統的f為:

f(x) = -kx/m

於是小球位置x(t)滿足的微分方程為

dx/dt = -kx/m

從解可以看出,不論初值x(0)是多少,x(t)都會以指數衰減的速度回歸到0。

3樓:只是童話

是不是可以這樣理解,微分方程存在的意義,就是檢測或糾正系統執行時偏離正常預值的參考依據?(我不太懂。。。僅僅是個人猜測)

為什麼要學習常微分方程?學習常微分方程的實際意義是什麼?希望大家各抒己見 指點我一下 讓我對這門課

4樓:羅松濤

數學是解決問題的重要工具利用數學來解決實際問題時,不可避免會遇到方程式,如果是連續變化的問題,導數是少不了的,如果乙個未知量列的表示式與他的導數,積分式**在了一起,那我們不解決微分方程,你是得不到求解的

微分有什麼意義

5樓:會昌一中的學生

微分具有雙重意義:它表示乙個微小的量,因此就可以把線性函式

的數值計算結果作為本來函式的數值近似值,這就是運用微分方法進行近似計算的基本思想。

微分在數學中的定義:由函式b=f(a),得到a、b兩個數集,在a中當dx靠近自己時,函式在dx處的極限叫作函式在dx處的微分,微分的中心思想是無窮分割。微分是函式改變量的線性主要部分。

微積分的基本概念之一。

設函式y = f(x)在x的鄰域內有定義,x及x + δx在此區間內。如果函式的增量δy = f(x + δx) - f(x)可表示為 δy = aδx + o(δx)(其中a是不依賴於δx的常數),而o(δx)是比δx高階的無窮小(注:o讀作奧密克戎,希臘字母)那麼稱函式f(x)在點x是可微的,且aδx稱作函式在點x相應於自變數增量δx的微分,記作dy,即dy = aδx。

函式的微分是函式增量的主要部分,且是δx的線性函式,故說函式的微分是函式增量的線性主部(△x→0)。

通常把自變數x的增量 δx稱為自變數的微分,記作dx,即dx = δx。於是函式y = f(x)的微分又可記作dy = f'(x)dx。函式的微分與自變數的微分之商等於該函式的導數。

因此,導數也叫做微商。

當自變數x改變為x+△x時,相應地函式值由f(x)改變為f(x+△x),如果存在乙個與△x無關的常數a,使f(x+△x)-f(x)和a·△x之差是△x→0關於△x的高階無窮小量,則稱a·△x是f(x)在x的微分,記為dy,並稱f(x)在x可微。一元微積分中,可微可導等價。記a·△x=dy,則dy=f′(x)dx。

例如:d(sinx)=cosxdx。

微分概念是在解決直與曲的矛盾中產生的,在微小區域性可以用直線去近似替代曲線,它的直接應用就是函式的線性化。

6樓:匿名使用者

微分是自變數x的改變dx

引起因變數y的改變dy

所呈現的線性關係:dy=y'dx

.最早是由牛頓研究力學而發明(發現?)的

後來所有用到連續數學的領域都用到了微分法

就連專門研究不連續的整數的《數論》

也因為微分法而進入了乙個新天地——解析數論.雖然有許多變化過程是突變的

或者是不連續的

這種情況就很難把握微分了

用數學語言說就是不可微的

.但是微分法的思想依然實用

例如邏輯函式和整數函式的差分

本質上就是微分法

數理統計裡的差商與微商也沒有本質的差別

.在電子技術中

因為有了微積分電路而無所不能

特別是差分電路造就了接近理想的線放大器

就是微分法思想的絕妙運用

.微分的意義真是數不清

因為宇宙萬物都在變著,所以微分無處不在

今天的所有科學分支沒有不用微分的

可以說沒有微分就沒有今天的科學文明

牛頓才是最牛的

7樓:翰林學庫

一、積分概念是由求某些面積、體積和弧長引起的,古希臘數學家阿基公尺德在《拋物線求積法》中用究竭法求出拋物線弓形的面積,人沒有用極限,是 「 有限 」 開工的窮竭法。但阿基公尺德的貢獻真正成為積分學的萌芽。

微分是聯絡到對曲線作切線的問題和函式的極大值、極小值問題而產生的。微分方法的第乙個真正值得注意的先驅工作起源於 1629 年費爾瑪陳述的概念,他給同了如何確定極大值和極小值的方法。其後英國劍橋大學三一學院的教授巴羅又給出了求切線的方法,進一步推動了微分學概念的產生。

二、過去一直分別研究的微分和積分,不是為了研究積分而先研究微分的。微積分的系統發展歸功於兩位偉大的科學先驅----牛頓和萊布尼茲.這一系統成功地發現:

過去一直分別研究的微分和積分實際上是兩個互逆的運算。因此他倆的關係後來才知道的。

以下是參考資料:

微積分是微分學和積分學的統稱,它的萌芽、發生與發展經歷了漫長的時期。

早在古希臘時期,歐多克斯提出了窮竭法。這是微積分的先驅,而我國莊子的《天下篇》中也有 「 一尺之鎚,日取其半,萬世不竭 」 的極限思想,公元 263 年,劉徽為《九間算術》作注時提出了 「 割圓術 」 ,用正多邊形來逼近圓周。這是極限論思想的成功運用。

積分概念是由求某些面積、體積和弧長引起的,古希臘數學家要基公尺德在《拋物線求積法》中用究竭法求出拋物線弓形的面積,人沒有用極限,是 「 有限 」 開工的窮竭法。但阿基公尺德的貢獻真正成為積分學的萌芽。

微分是聯絡到對曲線作切線的問題和函式的極大值、極小值問題而產生的。微分方法的第乙個真正值得注意的先驅工作起源於 1629 年費爾瑪陳述的概念,他給同了如何確定極大值和極小值的方法。其後英國劍橋大學三一學院的教授巴羅又給出了求切線的方法,進一步推動了微分學概念的產生。

前人工作終於使牛頓和萊布尼茨在 17 世紀下半葉各自獨立創立了微積分。

牛頓是那個時代的科學巨人。在他之前,已有了許多積累:哥倫布發現新大陸,哥白尼創立日心說,伽利略出版《力學對話》,克卜勒發現行星運動規律--航海的需要,礦山的開發,火松製造提出了一系列的力學和數學的問題,微積分在這樣的條件下誕生是必然的。

1605 年 5 月 20 日,在牛頓手寫的一面檔案中開始有 「 流數術 」 的記載,微積分的誕生不妨以這一天為標誌。牛頓關於微積分的著作很多寫於 1665 - 1676 年間,但這些著作發表很遲。他完整地提出微積分是一對互逆運算,並且給出換算的公式,就是後來著名的牛頓-萊而尼茨公式。

牛頓於 1642 年出生於乙個貧窮的農民家庭,艱苦的成長環境造就了人類歷史上的一位偉大的科學天才,他對物理問題的洞察力和他用數學方法處理物理問題的能力,都是空前卓越的。儘管取得無數成就,他仍保持謙遜的美德。

如果說牛頓從力學導致 「 流數術 」 ,那萊布尼茨則是從幾何學上考察切線問題得出微分法。他的第一篇**刊登於 1684 年的《都是期刊》上,這比牛頓公開發表微積分著作早 3 年,這篇文章給一階微分以明確的定義。

萊布尼茨 1646 年生於萊比錫。 15 歲進入萊比錫大學攻讀法律,勤奮地學習各門科學,不到 20 歲就熟練地掌握了一般課本上的數學、哲學、神學和法學知識。萊布尼茨對數學有超人的直覺,並且對於設計符號很第三。

他的微積分符號 「dx" 和 」∫」 已被證明是很髮用的。

牛頓和萊布尼茨總結了前人的工作,經過各自獨立的研究,掌握了微分法和積分法,並洞悉了二者之間的聯絡。因而將他們兩人並列為微積分的創始人是完全正確的,儘管牛頓的研究比萊布尼茨早 10 年,但**的發表要晚 3 年,由於彼此都是獨立發現的,曾經長期爭論誰是最早的發明者就毫無意義。牛頓和萊尼茨的晚年就是在這場不幸的爭論中度過的。

8樓:起個名字有人重

在數學中,微分是對函式的區域性變化率的一種線性描述。微分可以近似地描述當函式自變數的取值作足夠小的改變時,函式的值是怎樣改變的。

簡單來說可以求區域性上任意乙個微小的變化,比如曲線上的斜率和曲線面積

如果貼合實際的話可以舉個例子 賽車,微積分可以把過每乙個彎道 直道的路程所需要的每一點時間計算出來 如果能把自己【賽前或者賽時有專人計算】和對手的時間計算出來你 的勝率都會大大加強的【雖然所有人幾乎都會算】

9樓:匿名使用者

微分表示的是瞬時斜率,表示事務未來可能發展的趨勢。我是這麼理解的,不知道對不對!

10樓:匿名使用者

微分,可以描述複雜的世界。比如距離的微分就是速度;速度的微分就是加速度等等。微分常用來對問題進行建模。然後可以解微分方程,能夠解決現實問題。

11樓:逆境無賴開司

微分和積分的使用可以說是現代文明的基石,最早微分是求弧形面的極值而被使用的,而積分是求弧形面積,本身都是窮極發的衍生,直到17世紀,牛頓爵士正式創立命名了微積分,對當時的各行各業,從航海到建築,從採礦到天文,微積分的發現極大的提高了當時可作業水準,可以說,現在的工業文明都是依靠積分和微分而創造的,比如航天軌道的校準,經維度的判斷,工業器械的設計,各種小零件的建造,使之建造業規模化規範化,甚至在在現在的網際網路領域,微積分也作為演算法,極大的提高了效率,跟何況,微積分的思想簡潔直觀,給予了人們新的思路和眼界。

我想題主這麼問大概是高中生或者剛上大學被高數折磨,但微積分絕對是一門美麗的科學,即使在工作後,即使不幹程式設計設計之類的理工科工作,微積分所擁有的思想,也會讓你在其他事上觸類旁通.

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微分方程的定來義是 含有x,自y,y y 等等更高階導函式所組成bai的乙個方程du加微分方程。所以d選項zhi裡還有cosy那就dao不行了。第二題,你應該觀察這個變限積分函式,盡量把它化簡,這裡你仔細看會發現 原來積分變數是t,那麼x的函式就可以當作常數提取出來,剩下的積分很簡單了。詳細的過程你...

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不是,還有不滿足的,稱為奇蹟qi解,通解是一類的表示,定義 微分方程解中含有任意常數,任意常數個數與階數相同,這樣是通解,是一類。且任意常數相互獨立,不能合併使其減少。微分方程的通解是否包含了微分方程的所有解了 通解並不包含所有解。對於乙個微分方程而言,其解往往不止乙個,而是有一組,可以表示這一組中...

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