劉亞綸

@aaronliu314

Joined on Feb 19, 2020

  • 我們在CH1討論了1st ODE,包含線性(我們能全部解決)以及非線性(我們僅能解決部分)。我們在一階的時候使用的方法,包含直接移項、積分因子(Integral Factor)、化為正和(Exact)、分離變數、變數變換等。 在高階(二階以上),我們需要面對的問題都會比一階還要難,包含我們不能直接移項,更不用說後面的技巧。 在高階,我們首先面對的是線性常係數齊性這麼簡單的形式,再來納入非齊性、再來納入變係數(也只能討論Eular Cauchy形式)。在非齊性中,就有不少方法協助解方程式,我認為方法都學起來是比較方便的。 方程總覽 $$ \begin{array}{c|r|r} ODE&H&NH\
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  • 微分方程領域,包含常微分方程與偏微分方程,是科學領域非常常見的數學表達。包含自然科學、環境科學、工程科學、經濟學等都會會出現微分方程的表達。我們面對微分方程式的最終目的,就是希望找到方程式的解,也就是$y$函數。 代數方程式:$x^2+4x+3=0$,解:$x=-1,-3$ 微分方程式:$y'+xy=0$,解:$y=Ce^{{1\over 2}x^2}$ 以上就會知道微分方程這個特殊的方程式的目的就是要找到應變數$y$的函數型態。 微分方程的分類 微分方程粗略的分類包含用自變數個數、微分項階數、線性或非線性、齊性或非齊性。
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  • 我們在CH1-CH2處理的問題都是要解$y(x)$,其實都只解一個函數。在許多議題中,系統之內的因子會互相影響,因此同時會牽扯到多的函數$y_1,y_2...$,注意這裡的$y_1,y_2$與齊性解$y_h=c_1y_1+c_2y_2$中的不同,指的是兩個不同的事情了。 案例:兩個湖(A,B)有自己的入流河與出流河,A湖上游有一個污染物流入,會隨著河流流入流出。AB之間的土壤會傳輸污染物,污染物會擴散到B湖,B湖也會隨著河川稀釋污染物。因此兩湖污染物濃度變化量就分別是兩湖污染物濃度的函數。 對於這個題目,我們需要知道一些環境化學的基礎才能建立模型,但我大概描述一下方程式: $$ \begin{cases} {dC_1\over dt}=-\left[{Q+k_wA+{DA'\over L}\over V}\right]C_1+\left[{{DA'\over L}\over V}\right]C_2+{C_sQ\over V}e^{-k_st}\\ {dC_2\over dt}=\left[{{DA'\over L}\over V}\right]C_1-\left[{Q+k_wA+{DA'\over L}\over V}\right]C_2
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