15.微分方程和变量分离法

1 微分方程 differential equation

: $$(\frac{d}{dx}+x)y=0$$

具体详见: #待补充

2 变量分离法

求解上方例题

  • 尽量将$x$和$dx$放在一边,$y$和$dy$放在另一边
  • 假设$y\neq0$,将$\frac{dy}{dx}+xy=0$转化为$\frac{dy}{y}=-\frac{dx}{x}$
  • 两边同时积分可得$\int \frac{dy}{y}=\int-xdx$
  • 化简可得$ln(y)=-\frac{x^2}{2}+c$,即$y=e^ce^{\frac{-x^2}{2}}=ce^{\frac{-x^2}{2}}$
  • 除此之外,$y=0$也是一个解(注意细节!)

函数$y=e^ce^{\frac{-x^2}{2}}$的性质

  • 此函数形式为大名鼎鼎的正态分布
  • 而原微分方程中的$(\frac{d}{dx}+x)$部分在量子力学中称为湮灭算符(annihilation operator),而另一种创生算符则是$(\frac{d}{dx}-x)$
  • 谐振子的基态就是由这个方程决定的
  • 方程解为量子力学的概率解释
  • 看懂了一点,但又一点都没完全看懂,有机会再说,哈哈哈

3 Unit 2 知识点简单概括

截止到第十五节课,本课程的第二单元:导数的应用(Unit 2 Applications of Differentiation)部分内容已完成,内容脉络简单梳理如下:

  • 用导数近似函数(线性近似、二阶近似)
  • 用导数理解图像(函数的单调性和凹凸性,曲线构图)
  • 函数的最值问题(相关变率、斜拉桥原理)
  • 牛顿迭代法(函数求解,误差分析,条件限制)
  • 中值定理(定理证明,三大推论)
  • 微分方程和不定积分(换元法,变量分离法)

4 参考

# MIT—单变量微积分笔记16 微分方程和分离变量

#微分方程 #变量分离法

往年同期文章