常微分方程(2025春)
常微分方程(2025春)
1000+ 人选课
更新日期:2025/04/23
开课平台学银在线
开课高校-
开课教师李姝敏赵国忠牛耀明郭鹏云王丽徐国明李铁
学科专业理学数学类
开课时间2025/02/24 - 2025/08/24
课程周期26 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介

常微分方程是古老的数学分支广泛应用于物理、医疗、航天航空、交通、经济、生活等自然科学和社会科学各个领域。本课程通过引入实际案例,将理论与实践结合,让学生体会数学之美、数学之魅力、数学之无处不在,学会用数学眼光看待社会和自然现象。本课程采用“五步”教学模式结合“三方法”“三思想”详细介绍一阶微分方程、高阶微分方程及一阶微分方程组相关理论和方法,教学内容由浅入深,层层递进。基于“以学生成长为中心”的教学理念,将内容分为四个层面:以“五步”--引模型、析模型、解问题、评思维和善运用教学模式结合案例法、任务驱动法,介绍各类微分方程(组)的特点、解法与应用;以对比教学法介绍高阶微分方程和一阶微分方程组的基本理论;以思维导图形式介绍一阶微分方程解存在唯一性定理的内容及证明;利用数学软件Mathematica展示微分方程近似解方法及有效性。同时,将常微分方程中“三思想”--数学建模的思想、常数变易的思想、变量替换的思想贯穿课程始终,让学生了解思想的来源、抓住思想的本质引导学生数学思维向深度和广度的发展。

课程大纲

绪论

  • 1.1 课程简介
  • 1.2 常微分方程简介
  • 1.3 常微分方程典型应用
  • 1.4 基本概念

一阶微分方程的初等解法

  • 2.1 变量分离方程
  • 2.2 齐次方程
  • 2.3 一阶线性微分方程
  • 2.4 伯努利方程
  • 2.5 恰当微分方程的判定
  • 2.6 恰当微分方程的解法
  • 2.7 积分因子
  • 2.8 一阶隐式微分方程--类型I,II
  • 2.9 一阶隐式微分方程--类型III,IV

一阶微分方程的解的存在定理

  • 3.1 一阶微分方程的近似解--皮卡逐步逼近法
  • 3.2 解存在唯一性定理引例
  • 3.3 解的存在唯一性定理内容
  • 3.4 解的存在唯一性定理的证明I
  • 3.5 解的存在唯一性定理的证明II
  • 3.6 解的延拓

高阶微分方程

  • 4.1 函数组的线性相关性
  • 4.2 高阶微分方程的通解结构
  • 4.3 二阶微分方程常数变易法
  • 4.4 高阶微分方程常数变易法
  • 4.5 复值函数
  • 4.6 齐次线性微分方程的求解方法---特征根为单根
  • 4.7 齐次线性微分方程的求解方法---特征根为重根
  • 4.8 欧拉方程
  • 4.9 二阶常系数非齐次线性微分方程——类型I
  • 4.10 高阶常系数非齐次线性微分方程——类型I
  • 4.11 高阶常系数非齐次线性微分方程——类型II
  • 4.12 高阶常系数非齐次线性微分方程——复数法
  • 4.13 降阶法
  • 4.14 幂级数解法

线性微分方程组

  • 5.1 一阶微分方程组的基本概念
  • 5.2 高阶微分方程与一阶微分方程组等价
  • 5.3 一阶线性微分方程组的近似解
  • 5.4 向量函数组的线性相关性
  • 5.5 齐次线性微分方程组的通解结构
  • 5.6 非齐次线性微分方程组的通解结构
  • 5.7 矩阵指数函数性质与应用
  • 5.8 特征值法求解常系数线性微分方程组—特征值是单实根
  • 5.9 特征值法求解常系数线性微分方程组—特征值是单复根
  • 5.10 特征值特求解常系数线性微分方程组—特征值是2重根
  • 5.11 特征值特求解常系数线性微分方程组—特征值是3重根
  • 5.12 消元法求解常系数线性微分方程组
  • 5.13 微分算子法求解常系数线性微分方程组
  • 5.14 利用特征子空间直和分解求解常系数线性微分方程组
  • 5.15 利用哈密尔顿-凯莱定理求解常系数线性微分方程组
  • 5.16 化若当标准形求解常系数线性微分方程组

新建课程目录

  • 6.1 阶段测试2