第八讲 一阶常系数线性ODE(续)
生活随笔
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第八讲 一阶常系数线性ODE(续)
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一,用直角坐標(biāo)法,去掉中虛數(shù)部分:
二,將直角坐標(biāo)法的解化成極坐標(biāo)法的解(方便觀察幅值和相位):?
? ? ? ? 利用三角恒等式:,,作圖見視頻9:00~10:00
- ?
三,證明,:?
四,一階線性O(shè)DE的應(yīng)用:
- ,k>0,應(yīng)用:濃度—擴散模型
- 如圖
- 這是一個水池,內(nèi)部體積是V,鹽水從左端流入右端流出,r表示鹽水流速。
- 問題:水池中的鹽含量隨時間變化的函數(shù)?
- 設(shè)水池中的鹽含量為x,時間為t,鹽含量是時間的函數(shù)x(t)
- 建立文字模型:鹽含量隨時間的變化率=鹽的流入速度-鹽的流出速度
- 鹽含量隨時間的變化率為
- 鹽的流入速度=鹽水流速r*鹽水流入的濃度(設(shè)鹽水流入的濃度為)
- 鹽的流出速度=鹽水流速r*鹽水流出的濃度(鹽水流出的濃度和水池濃度相同)
- 整理為數(shù)學(xué)模型:
- 化為一般形式:
- 方程左邊單位是量,而右邊單位是濃度
- 統(tǒng)一成濃度單位:設(shè),則
- 原方程化為:
- 化為一般形式:,,k表示單位時間內(nèi)流量占體積的比例,K的單位:時間的導(dǎo)數(shù)
- 用積分因子法求解即可
- 如果鹽水流入的濃度是正弦函數(shù)時,水池里的濃度會多大程度隨的變化而變化?
- 觀察極坐標(biāo)法的解可知:K越大(流速r越大或體積V越小),振幅越接近1,相位滯后越小
?
- ,k>0,應(yīng)用:電路,放射性鏈衰變(略)
- 如圖
- R表示電阻,C表示電容,q表示電荷,j表示電流,表示電動勢
- 問題:回路中的電荷隨時間變化的函數(shù)?
- 基爾霍夫定律:三個元件的電壓降之和為0
- 建立數(shù)學(xué)模型:,
- 化為一般形式:
五,如果k<0,以下術(shù)語將變得不適用(方程可以照常解):
暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)、輸入—響應(yīng)
?
?
?
《新程序員》:云原生和全面數(shù)字化實踐50位技術(shù)專家共同創(chuàng)作,文字、視頻、音頻交互閱讀總結(jié)
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