二阶微分方程 微分方程的历史背景是拜托各位大神
微分方程的历史背景是拜托各位大神
微分方程的历史 最早谈及微分方程的数学家是 Huygens 与 Leibniz,最先以微积分技巧处理微分方程可能是 James Bernoulli 的等时曲线问题(牛顿的方法是几何的),但是在早期分析史上最重要的两个问题来源是 (1) 弦震动问题: 它在与 ODE 的简谐运动方程或波型方程有关,在 PDE 则是波动方程。
弦震动问题并引发 d''Alembert、Euler、Danial Bernoulli 关于作为起始条件的弦函数可以具有什么性质的论战。
这次争论最起码有两个意义: (一)它让数学家意识到非解析函数的重要,并省思函数一词的意义。
(二)藉由 D. Bernoulli 猜测弦函数可以表成无穷三角级数和,开启后来所谓 Fourier 级数大门 (2) n 体问题: 由牛顿重力定律,探讨 n 个星球彼此的作用历程,就是天体力学中的 n 体问题。
当 n=2 时,牛顿已充分解出,并推导出 Kepler 的行星运动定律, 的问题没有一般解,因此刺激了一系列天体问题的研究,Euler、Laplace、Lagrange 都有重要的贡献,到了十九世纪末,经由 Poincaré 的新观点,开始微分方程的定性研究,并开启所谓动力系统的领域(浑沌即为其中一支)。
另外由于考虑星球总引力,也导出了所谓的 Laplace 方程(即(6)),相同的想法也出现在电磁学中。
有意义而且影响深远的微分方程来源,主要是物理与几何,除了前面所列举的方程外,举例来说还有,Euler 以及 Navier-Stokes 的流体力学方程,爱因斯坦广义相对论的爱因斯坦方程,量子力学中的 Schrdinger 方程,Dirac 方程,几何上的测地线方程,最小曲面(子流形)方程等等。
相当多的微分方程都可以用一种系统性的看法来推导出来,这就是称为函数空间「微积分学」的变分学(加上最小作用原理)。
另外在解决 PDE 问题时可以利用对称性,分离变量,将问题化归为 ODE 的问题。
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