常微分方程入门:概念与方法

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"一本关于常微分方程的入门教材,涵盖了标准解法并引入了相平面分析等定性方法,适合一学期或一学期课程使用。书中包含Euler's方法、差分方程、逻辑斯蒂映射动力学和Lorenz方程等主题,强调了该领域的活力,并提供了进一步研究的线索。作者提倡使用图形化方法理解和解决方程,书中有大量插图,并提供MATLAB文件以生成相关图形。书中包含大量例题和练习题,供学生实践和巩固理论知识,教师可获取全套解决方案。" 常微分方程(Ordinary Differential Equations, ODE)是数学的一个重要分支,它研究的是一个或多个变量之间依赖关系的导数。在【标题】"An introduction to ordinary differential equations"中,本书旨在为初学者提供一个轻松进入这一领域的入口。【描述】指出,这本书不仅涵盖了基本的求解技术,还引入了相平面分析这样的定性方法,这是一种理解动态系统行为的有效工具。 相平面分析是一种在二维空间中描绘系统动态的方法,通过绘制状态变量的轨迹,可以直观地看出系统的稳定性和周期性行为。这种方法对于理解没有解析解的复杂系统特别有用,因为它可以帮助我们理解系统的行为模式而无需完全求解方程。 【部分内容】中提到的主题如Euler's方法,是一种数值解法,用于近似求解常微分方程。这种方法基于微小时间步长的连续逼近,对于无法找到封闭形式解的方程尤其实用。差分方程则是离散版本的微分方程,它们在计算机模拟和数据分析等领域中广泛使用。 逻辑斯蒂映射(Logistic Map)是混沌理论中的经典例子,它描述了种群增长的非线性动态,展示了简单的方程如何产生复杂的长期行为。Lorenz方程则是一个著名的三阶常微分方程组,常用来模拟大气对流,其非线性和敏感依赖于初始条件的特性揭示了混沌现象。 书中通过丰富的图形展示和MATLAB代码,鼓励读者采用可视化手段来理解这些概念。MATLAB是一种强大的数值计算软件,它的使用可以让学生更好地理解实际应用中如何处理这些方程。 此外,书中包含大量的已解示例,用以激发兴趣,阐明关键概念,并演示如何将理论应用于实践中。配套的练习题则旨在测试和扩展学生的理解,教师可以获取全部解答,以辅助教学过程。 "An introduction to ordinary differential equations"是一本全面且深入浅出的教材,它不仅教授基本的微分方程求解技巧,还引导学生进入动态系统分析的世界,结合实例和图形工具,使得理论与实践相结合,对初学者极具价值。