最新常微分方程发展简史经典阶段

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常微分方程的发展史 毕业论文

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常微分方程的发展史摘要:常微分方程是17世纪与微积分同时诞生的一门理论性极强且应用广泛的数学学科之一,本文从常微分方程的起源谈起,分四个时期介绍其发展过程。

本文从常微分方程的起源发展、理论知识及基本原理、应用等方面出发,系统地介绍常微分方程的发展史和在数学发展中的重要意义。

引言:随着科技进步和工业现代化的发展,物理、化学、生物、工程、航空航天、医学、经济和金融领域中的许多原理和规律都可以描述成适当的常微分方程,如牛顿的运动定律、万有引力定律、机械能守恒定律,能量守恒定律、人口发展规律、生态种群竞争、疾病传染、遗传基因变异、股票的涨伏趋势、利率的浮动、市场均衡价格的变化等。

而数学建模通常是针对生产、管理、社会、经济等领域中提出的原始问题进行解决的过程。

这些问题基本上没有经过任何的加工处理,也没有固定的形式,也看不出明确的解决方法,因此,数学建模的过程是一项培养我们大学生创造能力和创新思维能力的“实践”,通过数学建模,把生活中的具有实际的现实意义的问题结合上所学的理论知识当中,真正做到学有所用,学以致用。

对这些问题的描述、认识和分析就归结为对相应的常微分方程描述的数学模型的研究。

因此,常微分方程的理论和方法不仅广泛应用于自然科学,而且越来越多的应用于社会科学的各个领域。

关键词:常微分方程起源发展一、常微分方程的思想萌芽微分方程就是联系着自变量,未知函数以及其导数的关系式,微分方程理论的发展是随着微积分理论的建立发展起来的。

一般地, 客观世界的事件的联系是服从一定的客观规律的, 而这种联系, 用数学语言表述出来, 即抽象为微分方程,一旦求出其解或研究清楚其动力学行为, 变量之间的规律就一目了然了。

例如在物体运动中,位移的计算就与瞬时速度之间有着紧密的联系,其结果往往形成一个微分方程, 一旦求出其解或研究清楚其动力学行为,就明确掌握了物体的运动规律。

1.1 常微分方程的产生背景随着微积分的建立,微分方程理论也发展起来。

常微分方程的发展史毕业论文

常微分方程的发展史毕业论文

常微分方程的发展史毕业论文常微分方程(Ordinary Differential Equations,ODE)是描述自变量只有一个的函数与其导数之间关系的数学方程。

它是应用数学中的重要分支,广泛应用于物理、工程、生物等领域。

本文将介绍常微分方程的发展史,并探讨其在数学和应用方面的重要性。

常微分方程的历史可以追溯到17世纪。

当时,牛顿的《自然哲学的数学原理》(Principia Mathematica)的出版,为微分方程的研究奠定了基础。

著名的数学家欧拉和拉普拉斯也做出了许多对微分方程的重要贡献。

19世纪,微分方程的研究取得了突破性进展。

拉格朗日、拉普拉斯和普朗克等学者提出了一些重要的微分方程理论。

其中,拉普拉斯将微分方程的理论发展为一个完整的科学,提供了定义、分类和解法。

此外,阿贝尔、亥姆霍兹和斯托克斯等学者对微分方程的特殊类型进行了深入研究。

20世纪初,随着数值计算和计算机的发展,微分方程的研究进入了一个新的阶段。

数值方法的出现使得人们能够求解更加复杂的微分方程。

例如,飞机设计需要解决空气动力学方程,而人们使用数值方法来模拟空气流动。

另一个重要的进展是变分法和泛函分析在微分方程研究中的应用,使得人们能够处理更加一般的微分方程。

随着数学和应用领域的发展,常微分方程的研究也取得了新的进展。

例如,关于常微分方程的稳定性和周期性解的研究,为深入理解动力系统的稳定性提供了理论基础。

人们还将常微分方程的方法推广到偏微分方程的研究中,为更多实际问题的建模和求解提供了工具。

在应用方面,常微分方程广泛应用于物理学、工程学和生物学等领域。

物理学中的力学、电磁学和量子力学等问题都可以用微分方程来描述。

工程学中,微分方程被用于建模和控制系统的研究与设计。

而生物学中,微分方程被用于描述生物体内的生物化学反应、人口增长和疾病传播等问题。

总之,常微分方程作为数学的重要分支,在数学理论和应用研究上都有着重要的地位。

它的发展史见证了人类对于自然界的认识和技术能力的提升,为解决复杂实际问题提供了有力的工具。

常微分方程发展简史—经典阶段

常微分方程发展简史—经典阶段

第一讲 常微分方程发展简史——经典阶段一、引 言Newton 和Lebinitz 创立的微积分是不严格的, 18世纪的数学家们一方面努力探索微积分严格化的途径, 一方面往往又不顾基础问题的困难而大胆前进, 大大地扩展了微积分的应用范围, 尤其是与力学的有机结合, 当时几乎所有的数学家也是力学家.Newton 和Lebinitz 都处理过与常微分方程有关的问题. 微积分的产生的一个重要的动因来自于人们探求物质世界运动规律的需求. 一般地, 认识规律 很难完全靠实验观测认识清楚,因为人们不太可能观测到运动的全过程. 运动是服从一定的客观规律的, 物质运动与瞬时变化率之间有着紧密的联系, 而这种联系, 用数学语言表述出来, 即抽象为某种数学结构, 其结果往往形成一个微分方程, 一旦求出其解或研究清楚其动力学行为, 运动规律就一目了然了.在微分方程模型建立过程中, 平衡原理扮演着重要的角色. 微分方程模型通常均是建立在平衡原理基础之上的.``平衡"是我们在现实生活中随处可见的现象. 如:物理学中的能量守恒和动量守恒等定律以及力的平衡等都是在描述物理中的一些平衡现象. 再如考虑一段时间内(或一定范围内)物质的变化,容易发现这段时间内物质的改变量与它的增加量和减少量之差也处于平衡的状态, 这种平衡规律称为物质平衡.所谓平衡原理是指自然界的任何物质在其变化的过程中一定受到某种平衡关系的支配.注意发掘实际问题中的平衡原理无疑应该是从物质运动机理的角度组建数学模型的一个关键问题.作为例子, 我们介绍著名的Malthus 模型, 它是最简单的生态学模型, 也是本书中唯一的线性模型. 给定一个种群, 我们的目的是确定种群的数量是如何随着时间而发展变化的. 为此,我们作出如下假设:模型假设:121()H 初始种群规模已知00()x t x =,种群数量非常大,世代互相重叠,因此种群的数量可以看作是连续变化的;221()H 种群在空间分布均匀,没有迁入和迁出 (或迁入和迁出平衡);321()H 种群的出生率和死亡率为常数,即不区分种群个体的大小、年龄、性别等.421()H 环境资源是无限的.确定变量和参数: 为了把问题转化为数学问题, 我们首先确定建模中需要考虑的变量和参数:t: 自变量, x(t): t 时刻的种群密度,b: 瞬时出生率, d: 瞬时死亡率.模型的建立与求解:考查时间段[,]t t t +∆ (不失一般性, 设0t ∆>), 由物质平衡原理,在此时间段内种群的数量满足: t t ∆+时刻种群数量 – t 时刻种群数量 = t ∆内新出生个体数 – t ∆内死亡个体数,即()()()(),x t t x t bx t t dx t t +∆-=∆-∆亦即()()()(),x t t x t b d x t t+∆-=-∆ 令0t ∆→,可得()()():()dx t b d x t rx t dt=-= 满足初始条件0(0)N N =的解为()00().b d t rt x t x ex e -== 于是有0r >,即 b d >,则有 lim (),t x t →∞=+∞ 0r =,即 b d =,则有 0lim (),t x t N →∞= 0r <,即 b d <,则有 lim ()0.t x t →∞= Malthus 模型的积分曲线 ()x t 呈“J ”字型, 因而种群的指数增长又称为“J ”型增长.二、常微分方程发展简史常微分方程是伴随着微积分发展起来的, 微积分是它的母体, 生产生活实践是它生命的源泉. 300年来,常微分方程诞生于数学与自然科学(物理学、力学等)进行崭新结合的16、17世纪,成长于生产实践和数学的发展进程,表现出强大的生命力和活力,蕴含着丰富的数学思想方法。

常微分方程的发展史

常微分方程的发展史

常微分方程的发展史摘要:20世纪以来,随着大量的边缘科学诸如电磁流体力学、化学流体力学、动力气象学、海洋动力学、地下水动力学等等的产生和发展,也出现不少新型的微分方程(特别是方程组).70年代随着数学向化学和生物学的渗透,出现了大量的反应扩散方程. 从“求通解”到“求解定解问题”数学家们首先发现微分方程有无穷个解.常微分方程的解会含有一个或多个任意常数,其个数就是方程的阶数.偏微分方程的解会含有一个或多个任意函数,其个数随方程的阶数而定.命方程的解含有的任意元素(即任意常数或任意函数)作尽可能的变化,人们就可能得到方程所有的解,于是数学家就把这种含有任意元素的解称为“通解”.在很长一段时间里,人们致力于“求通解”. 关键词:常微分方程,发展,起源正:常微分方程是由用微积分处理新问题而产生的,它主要经历了创立及解析理论阶段、定性理论阶段和深入发展阶段。

17 世纪,牛顿(I.Newton ,英国,1642-1727)和莱布尼兹(G.W.Leibniz ,德国,1646-1716)发明了微积分,同时也开创了微分方程的研究最初,牛顿在他的著作《自然哲学的数学原理机(1687年)中,主要研究了微分方程在天文学中的应用,随后微积分在解决物理问题上逐步显示出了巨大的威力。

但是,随着物理学提出日益复杂的问题,就需要更专门的技术,需要建立物理问题的数学模型,即建立反映该问题的微分方程。

1690 年,雅可比·伯努利(Jakob Bernouli,瑞士,1654-1705)提出了等时间题和悬链线问题.这是探求微分方程解的早期工作。

雅可比·伯努利自己解决了前者。

翌年,约翰伯努利(Johann Bernouli ,瑞士,1667-1748)、莱布尼兹和惠更斯(C.Huygens ,荷兰,1629-1695)独立地解决了后者。

有了微分方程,紧接着就是解微分方程,并对所得的结果进行物理解释,从而预测物理过程的特定性质.所以求解就成为微分方程的核心,但求解的困难很大,一个看似很简单的微分方程也没有普遍适用的方法能使我们在所有的情况下得出它的解。

常微分方程的发展和应用

常微分方程的发展和应用

早期的常微分方程的求解热潮被刘维尔于1841年证明卡迪方程不存在一般初等解而中 断。加上柯西初值问题的提出,常微分方程从“求通解”转向“求定解”时代。1873年, 德国数学家李普希兹提出著名的“李普希兹条件”,对柯西的存在唯一性定理作了改进。 在适定性的研究中,与柯西、李普希兹同一时期,还有皮亚拿和比卡,他们先后于1875年 和1876年给出常微分方程的逐次逼近法。皮亚拿在仅仅要求f (x)在(x0, y0)点邻域连续的条 件下证明了柯西问题解的存在性,后来这方面的理论有了很大发展。这些基本理论包括: 解的存在及唯一解,延展性,解的整体存在性,解对初值和参数的连续依赖性和可微性, 奇解等等,这些问题是微分方程的一般基础理论问题。
运动学、动力学问题,如受与速度成比例空气的阻力时的落体运动等问题,很多可以用常
微分方程求解。此外,常微分方程在化学、生物学、经济学和人口统计等领域都有应用。
常 微 分 方 程 在 物 理 学 中 应 用 的 典 型 例 子 要 属RLC电 路 。 包 含 电 阻R、 电 感L、 电
容C和 电 源 的 电 路 称 为RLC电 路 , 根 据 电 学 知 识 , 电 流I经 过R,L,C的 电 压 降 分 别
对于一个常微分方程的满足定解条件的解叫做特解。对于高阶微分方程可以引入新的未知 函数,把它化为多个一阶微分方程组。
常微分方程在微积分概念出现后即已出现,对常微分方程的研究可分为几个阶段:
发展初期是会具体的常微分方程希望能用初等函数或超越函数表示其解,属于“求通 解”时代。就像微积分在17世纪后期与18世纪前期的著作一样,常微分方程最早的著作 出现在数学家们彼此的通信中,1676年,莱布尼茨在给牛顿的信中第一次提出“微分方 程”这个数学名词。常微分方程是由人类生产实践的需要而产生的其雏形的出现甚至比微

常微分方程发展简史

常微分方程发展简史

常微分方程发展简史在17世纪初,牛顿和莱布尼茨的微积分发现为常微分方程的研究提供了基础。

他们建立了微分和积分的概念,并发展了微积分的基本原理。

这些成果为后来的常微分方程的研究奠定了基石。

在17世纪晚期,丹麦数学家欧拉(Euler)对常微分方程做出了很大贡献。

他提出了一阶常微分方程的解可以用指数函数来表示,并且解决了许多具体的微分方程问题。

欧拉还提出了欧拉方程,为后来的常微分方程研究奠定了基础。

在18世纪,数学家拉普拉斯(Laplace)和拉格朗日(Lagrange)继续推进了微分方程的研究。

他们提出了许多常微分方程的解法,如分离变量法、变换法和齐次化方法等。

这些方法为常微分方程的求解提供了有效的途径。

19世纪初,高斯(Gauss)提出了可微分曲线的理论,为微分方程的几何解释提供了基础。

同时,柯西(Cauchy)建立了常微分方程的数学理论,给出了数学上严格的解决方法。

他提出了柯西问题,即通过给定初始条件求解微分方程的问题。

这一问题成为后来微分方程理论的核心。

19世纪中期,数学家魏尔斯特拉斯(Weierstrass)和韦伊斯特拉斯(Weierstrass)进一步发展了微分方程的理论,提出了广义解和李普希茨条件等概念。

他们的工作为微分方程的研究提供了更加严密的数学基础。

20世纪初,数学家波安卡列(Poincaré)对常微分方程的稳定性和周期性做出了重要贡献。

他提出了位相空间和奇点的概念,并研究了常微分方程在位相空间中的变化规律。

这一工作为后来的动力系统理论的发展奠定了基础。

20世纪后期,随着计算机的发展,常微分方程的数值解法得到了广泛应用。

数学家和工程师利用计算机模拟和迭代求解的方法,可以更加准确地求解含有复杂边界条件的常微分方程。

这一进展使得常微分方程的应用领域得到了大大的拓展,包括物理学、工程学和经济学等。

总结起来,常微分方程的研究经历了几个重要的阶段,从17世纪初的微积分基础,到18世纪的解法发展,再到19世纪的理论建立,最后到20世纪的计算机应用。

浅谈微分方程的起源与发展史

浅谈微分方程的起源与发展史

浅谈微分方程的起源与发展史摘要:微分方程起源于17世纪,简单的微分方程分别是牛顿、莱布尼茨和伯努利从几何和力学问题上解决的问题。

这些早期发现开始于1690年,这逐渐导致一些特殊的微分方程的“特殊技能”的发展。

虽然这些特殊的技术只适用于相对较少的情况下,但是他们可以解决许多微分方程在力学和几何中的问题,所以,他们的研究具有非常重要的现实意义。

这些特殊的方法和问题,将有助于我们解决很多问题。

引言:很多的科学问题是需要人们根据事物的变化率来确定事物的特征。

比如,我们可以试着用已知的速度或加速度来计算粒子的位置,又比如,一些放射性物质可能是已知的衰变率,这就要求我们在一个给定的时间内确定材料的总量。

通过这些例子,我们可以发现,如果知道自变量、未知函数以及函数的导数(或者微分)组成的关系式,得到的就是微分方程。

最后再通过微分方程求出未知函数。

关键字:微分方程起源发展史一、微分方程的思想萌芽微分方程就是联系着自变量,未知函数以及其导数的关系式。

微分方程理论的发展是跟随着微积分理论的建立发展起来的,一般地,客观世界的时间要服从一定的客观规律,这种连接,用数学语言表达,即是抽象为微分方程,一旦获得或研究的解决方案是明确的空气动力学行为,变量之间的规律是一目了然的。

例如在物体运动中,唯一的计算就与瞬间速度之间有着紧密的联系,其结果往往形成一个微分方程,一旦求出解或研究清楚气动力学行为,就明确的掌握了物体的运动规律。

微分方程的起源:微分方程起源于17世纪,简单的微分方程分别是牛顿、莱布尼茨和伯努利从几何和力学问题上解决的问题。

这些早期发现开始于1690年,这逐渐导致一些特殊的微分方程的“特殊技能”的发展。

微分方程在实际问题中的应用:运用微分方程理论解决一些实际问题,即根据生物学,物理学,化学,几何学等学科的实际问题及相关知识建立微分方程,讨论该方程解的性质,并由所得的解或解的性质反过来解释该实际过程。

物质运动和它的变化规律在数学上是用函数关系描述的,但是在实际问题中往往不能直接写出反映运动规律的函数,却比较容易建立这些变量与他们的导数之间的关系式,即微分方程。

浅谈微分方程的起源与发展史讲解

浅谈微分方程的起源与发展史讲解

浅谈微分方程的起源与发展史摘要:微分方程起源于17世纪,简单的微分方程分别是牛顿、莱布尼茨和伯努利从几何和力学问题上解决的问题。

这些早期发现开始于1690年,这逐渐导致一些特殊的微分方程的“特殊技能”的发展。

虽然这些特殊的技术只适用于相对较少的情况下,但是他们可以解决许多微分方程在力学和几何中的问题,所以,他们的研究具有非常重要的现实意义。

这些特殊的方法和问题,将有助于我们解决很多问题。

引言:很多的科学问题是需要人们根据事物的变化率来确定事物的特征。

比如,我们可以试着用已知的速度或加速度来计算粒子的位置,又比如,一些放射性物质可能是已知的衰变率,这就要求我们在一个给定的时间内确定材料的总量。

通过这些例子,我们可以发现,如果知道自变量、未知函数以及函数的导数(或者微分)组成的关系式,得到的就是微分方程。

最后再通过微分方程求出未知函数。

关键字:微分方程起源发展史一、微分方程的思想萌芽微分方程就是联系着自变量,未知函数以及其导数的关系式。

微分方程理论的发展是跟随着微积分理论的建立发展起来的,一般地,客观世界的时间要服从一定的客观规律,这种连接,用数学语言表达,即是抽象为微分方程,一旦获得或研究的解决方案是明确的空气动力学行为,变量之间的规律是一目了然的。

例如在物体运动中,唯一的计算就与瞬间速度之间有着紧密的联系,其结果往往形成一个微分方程,一旦求出解或研究清楚气动力学行为,就明确的掌握了物体的运动规律。

1.1微分方程的起源:微分方程起源于17世纪,简单的微分方程分别是牛顿、莱布尼茨和伯努利从几何和力学问题上解决的问题。

这些早期发现开始于1690年,这逐渐导致一些特殊的微分方程的“特殊技能”的发展。

1.2微分方程在实际问题中的应用:运用微分方程理论解决一些实际问题,即根据生物学,物理学,化学,几何学等学科的实际问题及相关知识建立微分方程,讨论该方程解的性质,并由所得的解或解的性质反过来解释该实际过程。

物质运动和它的变化规律在数学上是用函数关系描述的,但是在实际问题中往往不能直接写出反映运动规律的函数,却比较容易建立这些变量与他们的导数之间的关系式,即微分方程。

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常微分方程发展简史经典阶段第一讲常微分方程发展简史——经典阶段一、引言Newton 和Lebinitz创立的微积分是不严格的, 18世纪的数学家们一方面努力探索微积分严格化的途径, 一方面往往又不顾基础问题的困难而大胆前进, 大大地扩展了微积分的应用范围, 尤其是与力学的有机结合, 当时几乎所有的数学家也是力学家.Newton和Lebinitz都处理过与常微分方程有关的问题. 微积分的产生的一个重要的动因来自于人们探求物质世界运动规律的需求. 一般地, 认识规律很难完全靠实验观测认识清楚,因为人们不太可能观测到运动的全过程. 运动是服从一定的客观规律的, 物质运动与瞬时变化率之间有着紧密的联系, 而这种联系, 用数学语言表述出来, 即抽象为某种数学结构, 其结果往往形成一个微分方程, 一旦求出其解或研究清楚其动力学行为, 运动规律就一目了然了.在微分方程模型建立过程中, 平衡原理扮演着重要的角色. 微分方程模型通常均是建立在平衡原理基础之上的.``平衡"是我们在现实生活中随处可见的现象. 如:物理学中的能量守恒和动量守恒等定律以及力的平衡等都是在描述物理中的一些平衡现象. 再如考虑一段时间内(或一定范围内)物质的变化,容易发现这段时间内物质的改变量与它的增加量和减少量之差也处于平衡的状态, 这种平衡规律称为物质平衡.所谓平衡原理是指自然界的任何物质在其变化的过程中一定受到某种平衡关系的支配.注意发掘实际问题中的平衡原理无疑应该是从物质运动机理的角度组建数学模型的一个关键问题.作为例子, 我们介绍著名的Malthus模型, 它是最简单的生态学模型, 也是本书中唯一的线性模型.给定一个种群, 我们的目的是确定种群的数量是如何随着时间而发展变化的. 为此,我们作出如下假设:模型假设:121()H 初始种群规模已知00()x t x =,种群数量非常大,世代互相重叠,因此种群的数量可以看作是连续变化的;221()H 种群在空间分布均匀,没有迁入和迁出 (或迁入和迁出平衡);321()H 种群的出生率和死亡率为常数,即不区分种群个体的大小、年龄、性别等.421()H 环境资源是无限的.确定变量和参数: 为了把问题转化为数学问题, 我们首先确定建模中需要考虑的变量和参数:t: 自变量, x(t): t 时刻的种群密度,b: 瞬时出生率, d: 瞬时死亡率.模型的建立与求解:考查时间段[,]t t t +∆ (不失一般性, 设0t ∆>), 由物质平衡原理,在此时间段内种群的数量满足:t t ∆+时刻种群数量 – t 时刻种群数量 = t ∆内新出生个体数 – t ∆内死亡个体数,即()()()(),x t t x t bx t t dx t t +∆-=∆-∆亦即()()()(),x t t x t b d x t t+∆-=-∆ 令0t ∆→,可得 ()()():()dx t b d x t rx t dt=-= 满足初始条件0(0)N N =的解为()00().b d t rt x t x e x e -==于是有0r >,即 b d >,则有 lim (),t x t →∞=+∞ 0r =,即 b d =,则有 0lim (),t x t N →∞= 0r <,即 b d <,则有 lim ()0.t x t →∞= Malthus 模型的积分曲线 ()x t 呈“J ”字型, 因而种群的指数增长又称为“J ”型增长.二、常微分方程发展简史常微分方程是伴随着微积分发展起来的, 微积分是它的母体, 生产生活实践是它生命的源泉. 300年来,常微分方程诞生于数学与自然科学(物理学、力学等)进行崭新结合的16、17世纪,成长于生产实践和数学的发展进程,表现出强大的生命力和活力,蕴含着丰富的数学思想方法。

按照历史年代划分, 常微分方程研究的历史发展大体可分为四个阶段:● 18世纪及其以前;● 19世纪初期和中期;● 19世纪末期及20世纪初期;● 20世纪中期以后。

按照研究内容分可以分为:● 常微分方程经典阶段;●常微分方程适定性理论阶段;●常微分方程解析理论阶段;●常微分方程定性理论阶段。

1、常微分方程经典阶段:18世纪及其以前尽管在Napier John所创立的对数理论(讨论过微分方程的近似解)以及da Vinci Leonardo的饿狼扑兔问题中都已涉及到微分方程的思想萌芽, 但人们通常认为常微分方程的开端工作是由意大利科学家Galileo完成的. 现在通常称为弹性理论这一领域中的问题促进了微分方程的研究. 17世纪欧洲的建筑师们在建筑教堂和房屋时, 需要考虑垂直梁和水平梁在外力作用下的变形, 以及当外力撤销时梁的恢复程度, 也就是梁的弹性问题. 当时的建筑师们处理此类问题大多依赖于经验. Galileo从数学角度对梁的性态进行了研究, 将研究成果记录在《关于两门新科学的对话》一书中, 这些研究成果成为常微分方程开端.饿狼扑兔问题:一只兔子正在洞穴正南面60码的地方觅食,一只饿狼此刻正在兔子正东100码的地方游荡。

兔子回首间猛然遇见了饿狼贪婪的目光,预感大难临头,于是急忙向自己的洞穴奔去。

说时迟,那时快,恶狼见即将到口的美食就要失落,立即以一倍于兔于的速度紧盯着兔子追去。

于是,狼与兔之间,展开了一场生与死的惊心动魄的追逐。

问:兔子能否逃脱厄运?⏹一阶常微分方程从17世纪末开始, 摆的运动, 弹性理论及天体力学等实际问题的研究引出了一系列常微分方程, 这些问题在当时往往以挑战的形式被提出而在数学家之间引起热烈的讨论. 常微分方程最早的著作出现在数学家们彼此的通信中, 或者出现在那些常常重新登载书信中建立的或说明的结果的刊物中. 某人宣布一个结果往往引起另一个人的申辩, 说他更早作了完全相同的工作. 由于存在着激烈的竞争,这种申辩不一定是真实的. 有些证明只是概述, 而且弄不清作者掌握的详情. 同样, 在信上写着的一般解法也仅仅是特例的说明. 由于这些原因, 我们即使不考虑这个问题的严密性, 也很难指出谁是首先得到这些结果的人. 质点动力学是这个阶段研究的问题的主要来源之一。

1693年, Huygens在《教师学报》中明确说到了微分方程, 而Leibniz在同年的《教师学报》的另一篇文章中称微分方程为特征三角形的边的函数. 我们现在所学到的关于常微分方程的观点大约直到1740年才出现.Bernoulli James用微积分求解常微分方程解析解的先驱者之一.●1690年, Bernoulli James研究了与钟摆运动有关的``等时曲线问题: 求一条曲线, 使得摆沿着它作一次完全的振动时间相等, 无论摆所经历的弧长的大小".Bernoulli James通过分析建立了常微分方程模型, 并用分离变量法解出了曲线方程,即摆线.●1690年, Bernoulli James提出了“悬链线问题:求一根柔软的但不能伸长的绳子悬挂于两固定点而形成的曲线”. Leibniz称此曲线为悬链线. 在大自然中,除了悬垂的项链外,我們还可以观察到吊桥上方的悬垂钢索,挂着水珠的蜘蛛网,以及两根电线杆之间所架设的电线,这些都是悬链线.●这个问题早在15世纪, Leonardo da Vinci已经考虑过此问题. Galileo比Bernoulli James更早注意到悬链线,他猜测悬链线是抛物线,从外表看的确象,但实际上不是。

Huygens在1646年(当时17岁),经由物理的论证,得知伽利略的猜测不对,但那时,他也求不出答案。

在1691年6月的《教师学报》上, Leibniz G, Huggens C (62岁), Bernoulli John都发表了各自的解答, Huggens的解答是几何的且是不清楚的. John所用方法是诞生不久的微积分,具体说是把问题转化为求解一个二阶常微分方程,解此方程并适当选取参数,即得悬链线.也就是常微分方程教材中采用的解法. Leibniz用微积分的方法也得到了这个结果. John能够解决了悬链线问题, 而他的哥哥James 提出这个难题却不能解决, 所以他感到莫大的骄傲.这两个人在学术上一直相互不忿,据说当年John求悬链线的方程,熬了一夜就搞定了,James做了一年也没有结果,实在是很没面子。

Bernoulli一家在欧洲享有盛誉,有一个传说,讲的是Daniel Bernoulli (丹尼尔·伯努利)(他是John Bernoulli的儿子)有一次正在做穿过欧洲的旅行,他与一个陌生人聊天,他很谦虚的自我介绍:“我是DanielBernoulli。

"那个人当时就怒了,说:“我是还是Issac Newton(牛顿)呢。

”Daniel从此之后在很多的场合深情的回忆起这一次经历,把它当作自己曾经听过的最衷心的赞扬。

●1694年, Leibniz G和Bernoulli John提出了等角轨线问题: 求这样的曲线和曲线族, 使得它与某已知曲线族的每一条曲线都相交成给定的角度. 当所给定的角为直角时, 等角轨线就称为正交轨线. 等角轨线在许多学科如光学、天文、气象中都有应用.这个问题一直到1697年都没有公开,那时John把它作为向James提出的一个挑战.James只解决了一些特殊的实例. John导出了一特殊曲线族的正交轨线的微分方程,并且在1698年解出了它. 后来Leibniz找到了曲线族22+=.y x cy bx/2= (b是参数)的正交轨线即一族椭圆22虽然他只解出了特例, 没有给出一般方法, 但在他的解法中隐含了一般解法.●正交轨线问题一直处于沉寂状态, 直到1715年, Leibniz向英国数学家, 主要对准Newton提出挑战: 找出求一已知曲线或曲线族的正交轨线的一般方法.Newton在造币厂, 白天劳累之后, 用睡觉前时间接触了这个问题, 1716年发表了他的解答. Newton还指明了如何求与一已知曲线族相交成定角的曲线, 或相交的角是按照给定的规律随族中曲线变化的曲线. 虽然Newton用了二阶常微分方程, 但他的方法与现代所用的方法没有太大的不同. 关于这个问题的更进一步的工作是由Bernoulli Nicholas在1716年完成的. 1717年,Hermann J (Bernoulli John的学生)给出了一般规则, 此方法实际上是Leibniz 的, 只不过Hermann阐述得更为明确而已. John Bernoulli向英国人提出了另外一些轨线的难题, 他特别讨厌的是Newton. 由于英国人和欧洲大陆伙伴已经不和, 所以挑战是冷酷的且充满敌意.●1754年, Lagrange J在``等时曲线问题"上取得重要进展, 并开创了变分学.起初, 数学家们只是用特殊的方法和技巧解决特殊的方程, 然后才逐渐开始寻找带有普遍性的方法.● 1691年, Leibniz G 提出了求解了变量可分离方程()()y f x g y '=的“变量分离法”; 首次应用后来被称为Briot-Bouquet 变换的$y=ux$解决了齐次方程(/)y f y x '=的求解问题. 1694年, Bernoulli John 在《教师学报》中对变量可分离方程和齐次方程求解作了更加完整的说明.● 1695年, Bernoulli James 提出了Bernoulli 方程()()n dy p x y q x y dx=+, 并于1696年用分离变量法把它解出. 1696年, Leibniz G 利用“变量代换法”求解Bernoulli 方程,即作变量替换1n z y -=, 将其划为线性方程求解. 还曾试图利用变量代换法统一解决一阶常微分方程的求解问题. Bernoulli 兄弟(James, John)也推进了分离变量法和变量代换法.● 1734-1735年Euler L 提出了全微分方程(,)(,)0M x y dx N x y dy +=, 并给出了此方程是全微分方程的条件: M N y x∂∂=∂∂. 当一个一阶方程不是全微分方程时, 往往可以将方程乘上一个叫作积分因子的量, 使它变为全微分方程. 积分因子法虽说在一阶方程的特殊问题中已经采用(如John Bernoulli 曾用此方法求解一些变量可分离方程), 但是领会到积分因子这个概念, 并把它作为一种方法提炼出来的却是Euler, Euler L 确立了可采用积分因子法求解的方程的类属; 证明了凡能用分离变量法求解的方程都可用积分因子法求解, 但反之不然; 证明了如果知道了任何一个常微分方程的两个积分因子, 那么令它们的比等于常数, 就是微分方程的一个积分; 还证明了对于高阶方程, 用分离变量法求解是行不通的; 还曾试图利用积分因子的方法统一解决一阶常微分方程的求解问题.● 1739-1740年Clairaut A 独立地引入了积分因子的概念, 也提出了“积分因子法”.●1694年, Leibniz发现了方程的一个解族的包络也是解.●1715-1718年,Taylor B讨论微分方程的奇解、包络和变量代换公式.●1734年, Clairaut研究了以他名字命名的Clairaut方程, 发现这个方程的通解是直线族, 而直线的包络线就是奇解; 他知道奇解不包含于通解之中, 但不知道奇解是一包络. Clairaut和Euler对奇解进行了全面的研究, 给出从微分方程本身求的奇解的方法.●1772年, Laplace P将奇解概念推广到高阶方程和三个变量的方程.●1774年, Lagrange J对奇解和通解的联系作了系统的研究, 他给出了一般的方法和奇解是积分曲线族的包络的几何解释.●奇解的完整理论是在19世纪发展起来的, 而且由Cayley和Darboux在1872年给出现代的形式.到1740年左右, 几乎所有求解一阶方程的初等方法都已经清楚了.。

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