微分方程2_常微分方程、相空间
常微分方程例如:
函数的自变量只有一个,同城是时间t
一般用来描述相对变化量,代替求难以计算的绝对变化量
比如固定区域内两种种群的变化
和物理的力学中
常微分方程代表随着一个变量引起的输出值变化的有限值的集合 比如时间变量
来看热身的例子
重力加速度给了物体向下的分量,大小为9.8m/s
把y坐标看成时间的函数
它的导数是速度的垂直分量
它的二阶导数就是重力加速度的垂直分量(红色直线代表的斜率向下,因此导数为负值)
我们得到一个y’’(t)=-g的微分方程
那么-g的原函数是什么?
-g的函数有无穷多个,初速度v0v_0v0决定具体是哪一个
那么−gt+v0-gt+v_0−gt+v0又是哪一个函数的导数
也可以加一个常亮y0y_0y0,由初始位置决定
这样我们就通过有关函数的变化率,求出了原函数
这和之前学习过的微分方程,通常是通过一个函数的导数,二阶导数来求原方程的过程
例如普通的简谐运动
当初始角度较大时是不成立的
再加上一个运动方向上的分量g
而且可以证明粉色和黄色向量的夹角也等于θ\thetaθ
那么sinθ=蓝色/黄色(−g)sin\theta=蓝色/黄色(-g)sinθ=蓝色/黄色(−g)
蓝色=−g∗sinθ-g*sin\theta−g∗sinθ
粉色=−g∗cosθ-g*cos\theta−g∗cosθ
x的二阶导数就是−g∗sinθ-g*sin\theta−g∗sinθ
考虑空气阻力
将这个方程放进向量场
它的变化率就是变化趋势的大小和方向
用函数表示:
它的运动趋势
这个向量场还能体现出,当角度大于180时,小球需要赚几个圈才能进入旋涡
党阻力增大时,会更快进入旋涡
推广到任意常微分方程,都能用向量场空间来描述
这类问题通常过于复杂,如三体问题,我们需要18个维度来描述
我们把这样的空间称为 - 相空间 用来描述运动系统的所有状态空间
比如这个描述球体18个维度状态的空间叫做相空间
最后,用python求解单摆模型结束
微分方程2_常微分方程、相空间相关推荐
- python如何求解微分方程_常微分方程数值解:Python求解
这里对使用python求解常微分方程提供两种思路,一种是自己编程实现欧拉法,改进欧拉法或者四阶龙格库塔,这样有助于理解上述三种数值计算方法的原理:一种是调用python已有的库,不再重复造轮子. 本文 ...
- 数学建模:微分方程模型—常微分方程数值解算法及 Python 实现
目录 一.显式欧拉 (Euler) 法 二.显式欧拉法的改进 隐式欧拉法 (后退欧拉法) 梯形法 两步欧拉法 (中点法) 预报 - 校正法 (改进欧拉法) 三.龙格 - 库塔 (Runge-Kutta ...
- 2019年上海市数学建模讲座(3)微分方程建模方法
第三场微分方程建模讲座笔记 主讲人:董程栋,上海财经大学数学学院 微分方程: 定义:联系着自变量,未知函数与它的导数之间的关系式 物体冷却过程中的数学模型 牛顿冷却定律:物体温度变化速度与物体和介质温 ...
- 微分方程之————微分方程的基本概念
前言 本文尝试用笔者自己能理解的语言总结讲解微分方程的基本概念,用于理清微分方程的基本的常识. 什么是函数?简单讲,函数就是一个用来描述输入输出关系的模型.我们可以建立很多模型,建模过程是通过寻找已有 ...
- 对微分方程的特征描述及其称呼
文章目录 一.微分方程有关的概念 二.微分方程的几个特征 一.微分方程有关的概念 首先是关于微分方程的定义 微分方程:含有未知函数的导数(包含高阶导数)或微分的等式(表示未知函数.未知函数的导数与自变 ...
- C#,数值计算,解微分方程的龙格-库塔二阶方法与源代码
微分方程 含有导数或微分的方程称为微分方程,未知函数为一元函数的微分方程称为常微分方程. 微分方程的阶数 微分方程中导数或微分的最高阶数称为微分方程的阶数. 微分方程的解 使得微分方程成立的函数称为微 ...
- 常微分方程(Ordinary Differential Equation I)
常微分方程 微分方程基本概念 一阶常微分方程 可分离变量方程 变量替换法 一阶线性微分方程 恰当方程 积分因子法 等角轨线族 一阶隐式微分方程 解的存在和唯一性定理 解的存在和唯一性定理 解的延拓 解 ...
- Python求解常微分方程——sympy
[常微分方程简介] 方程中未知量是函数而不是变量,且未知量涉及未知函数的导数的方程称为微分方程. 常微分方程(ordinary differential equation, ODE)是一类特殊情况,未 ...
- 【Scipy高级计算】(2) 常微分方程、洛伦兹吸引子,附python完整代码
大家好,在上一篇博文中,我介绍了如何使用Scipy库计算定积分和二重积分,感兴趣的可以看一下:https://blog.csdn.net/dgvv4/article/details/124226759 ...
最新文章
- python语法错误常见原因_python3中open()的语法错误,不知道原因
- 启明云端分享|ESP32在开发环境时,环境搭建及应用、软件平台时常遇到的问题答疑(FAQ)
- 用python编写杨辉三角金字塔_用python实现三道简单算法题:杨辉三角,蛇形矩阵,金字塔...
- 10款常用Java测试工具
- Date对象在Android和IOS上的兼容
- clone方法是如何工作的
- 2019 7.14学习笔记
- 二叉树插入算法的非递归版本
- httpsecurity 类方法介绍_java知识学习25-内部类 - 那种意境
- sas导出数据串行解决方案
- 使用c#语言进行游戏开发,Unity 3D脚本编程——使用C#语言开发跨平台游戏
- 36.伪造目标不可达的ICMP数据包
- 基于STM32的计算器
- php解析抖音视频链接,PHP抖音视频无水印解析接口
- Virtual Private Network(虚拟专用网络)详解
- PG 异常状态- active+undersized+degraded
- 【自动驾驶】高级驾驶辅助系统(ADAS)
- USB扩展器带扩展坞与不带扩展坞的区别
- windows PE结构解析
- python字体加粗代码_如何在python docx中加粗行单元格的文本?