什么叫差分,差分方程是啥?
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解决时间 2021-03-19 02:42
- 提问者网友:相思似海深
- 2021-03-18 23:00
什么叫差分,差分方程是啥?
最佳答案
- 五星知识达人网友:有你哪都是故乡
- 2021-03-18 23:47
1、差分又名差分函数或差分运算,差分的结果反映了离散量之间的一种变化,是研究离散数学的一种工具。它将原函数f(x) 映射到f(x+a)-f(x+b) 。差分运算,相应于微分运算,是微积分中重要的一个概念。差分又分为前向差分、向后差分及中心差分三种。
2、差分方程(是一种递推地定义一个序列的方程式:序列的每一项目是定义为前一项的函数。某些简单定义的递推关系式可能会表现出非常复杂的(混沌的)性质,他们属于数学中的非线性分析领域。
扩展资料:
差分方程举例:
dy+y*dx=0,y(0)=1 是一个微分方程, x取值[0,1] (注:解为y(x)=e^(-x));
要实现微分方程的离散化,可以把x的区间分割为许多小区间 [0,1/n],[1/n,2/n],...[(n-1)/n,1]
这样上述微分方程可以离散化为:y((k+1)/n)-y(k/n)+y(k/n)*(1/n)=0, k=0,1,2,...,n-1 (n 个离散方程组)
利用y(0)=1的条件,以及上面的差分方程,可以计算出 y(k/n) 的近似值了。
差分方程的性质
1、Δk(xn+yn)=Δkxn+Δkyn。
2、Δk(cxn)=cΔkxn。
3、Δkxn=∑(-1)jCjkXn+k-j。
4、数列的通项为n的无限次可导函数,对任意k>=1,存在η,有 Δkxn=f(k)(η)。
参考资料来源:搜狗百科-差分方程
参考资料来源:搜狗百科-差分
2、差分方程(是一种递推地定义一个序列的方程式:序列的每一项目是定义为前一项的函数。某些简单定义的递推关系式可能会表现出非常复杂的(混沌的)性质,他们属于数学中的非线性分析领域。
扩展资料:
差分方程举例:
dy+y*dx=0,y(0)=1 是一个微分方程, x取值[0,1] (注:解为y(x)=e^(-x));
要实现微分方程的离散化,可以把x的区间分割为许多小区间 [0,1/n],[1/n,2/n],...[(n-1)/n,1]
这样上述微分方程可以离散化为:y((k+1)/n)-y(k/n)+y(k/n)*(1/n)=0, k=0,1,2,...,n-1 (n 个离散方程组)
利用y(0)=1的条件,以及上面的差分方程,可以计算出 y(k/n) 的近似值了。
差分方程的性质
1、Δk(xn+yn)=Δkxn+Δkyn。
2、Δk(cxn)=cΔkxn。
3、Δkxn=∑(-1)jCjkXn+k-j。
4、数列的通项为n的无限次可导函数,对任意k>=1,存在η,有 Δkxn=f(k)(η)。
参考资料来源:搜狗百科-差分方程
参考资料来源:搜狗百科-差分
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- 1楼网友:你哪知我潦倒为你
- 2021-03-19 02:43
太高深不知道
- 2楼网友:duile
- 2021-03-19 02:02
差分方程-基本概念
一、差分的概念
设函数yt=f(t)在t=…,-2,-1,0,1,2,…处有定义,对应的函数值为…,y-2,y-1,y0,y1,y2,…,则函数yt=f(t)在时间t的一阶差分定义为 Dyt=yt+1-yt=f(t+1)-f(t)。
依此定义类推,有 Dyt+1=yt+2-yt+1=f(t+2)-f(t+1),Dyt+2=yt+3-yt+2=f(t+3)-f(t+2),………………
一阶差分的性质
(1) 若yt=C(C为常数),则Dyt=0;
(2) 对于任意常数k,D(kyt)=kDyt;
(3) D(yt+zt)=Dyt+Dzt。
函数yt=f(t)在时刻t的二阶差分定义为一阶差分的差分,即
D2yt= D (D yt)= D yt+1- D yt
=(yt+2-yt+1)-(yt+1-yt)=yt+2-2yt+1+yt.
依此定义类推,有
D2yt+1= Dyt+2- Dyt+1=yt+3-2yt+2+yt+1,D2yt+2= Dyt+3- Dyt+2=yt+4-2yt+3+yt+2,………………
类推,计算两个相继的二阶差分之差,便得到三阶差分
D3yt= D2yt+1- D2yt=yt+3-3yt+2+3yt+1-yt,
D3yt+1= D2yt+2- D2yt+1=yt+4-3yt+3+3yt+2-yt+1, ………………
二、 差分方程
含有未知函数yt=f(t)以及yt的差分Dyt, D2yt,…的函数方程,称为常差分方程(简称差分方程);出现在差分方程中的差分的最高阶数,称为差分方程的阶。n阶差分方程的一般形式为
F(t,yt,Dyt,…, Dnyt)=0,
其中F是t,yt, Dyt,…, Dnyt的已知函数,且Dnyt一定要在方程中出现。
含有两个或两个以上函数值yt,yt+1,…的函数方程,称为(常)差分方程,出现在差分方程中未知函数下标的最大差,称为差分方程的阶。n阶差分方程的一般形式为
F(t,yt,yt+1,…,yt+n)=0,
其中F为t,yt,yt+1,…,yt+n的已知函数,且yt和yt+n一定要在差分方程中出现。
三、 差分方程的解
如果将已知函数yt=j(t)代入方程F(t,yt,yt+1,…,yt+n)=0,使其对t=…,-2,-1,0,1,2,…成为恒等式,则称yt=j(t)为方程的解。含有n个任意(独立)常数C1,C2,…,Cn的解
yt=(t,C1,C2,…,Cn)
称为n阶差分方程的通解。在通解中给任意常数C1,C2,…,Cn以确定的值所得的解,称为n阶差分方程的特解。
差分方程-线性差分方程
形如
yt+n+a1(t)yt+n-1+a2(t)yt+n-2+…+an-1(t)yt+1+an(t)yt=f(t)
的差分方程,称为n阶非齐次线性差分方程。其中a1(t),a2(t),…,an-1(t),an(t)和f(t)都是t的已知函数,且an(t)≠0,f(t)≠0。而形如
yt+n+a1(t)yt+n-1+…+an-1(t)yt+1+an(t)yt=0
的差分方程,称为n阶齐次线性差分方程。其中ai(t)(i=1,2,…,n)为t的已知函数,且an(t)≠0。
如果ai(t)=ai(i=1,2,…,n)均为常数(an≠0),则有
yt+n+a1yt+n-1+a2yt+n-2+…+an-1yt+1+anyt=f(t),
yt+n+a1yt+n-1+a2yt+n-2+…+an-1yt+1+anyt=0。
分别称为n阶常系数非齐次线性差分方程和n阶常系数齐次线性差分方程。
定理1(齐次线性差分方程解的叠加原理)
若y1(t),y2(t),…,ym(t)是齐次线性差分方程yt+n+a1yt+n-1 +a2yt+n-2+…+an-1yt+1+anyt=0的m个特解(m≥2),则其线性组合y(t)=A1y1(t)+A2y2(t)+…+Amym(t)也是方程 的解,其中A1,A2,…,Am为任意常数。
定理2 n阶齐次线性差分方程yt+n+a1yt+n-1 +a2yt+n-2 +…+an-1yt+1+anyt=0一定存在n个线性无关的特解。
定理3(齐次线性差分方程通解结构定理)
如果y1(t),y2(t),…,yn(t)是齐次线性差分方程yt+n+a1yt+n-1 +a2yt+n-2 +…+an-1yt+1+anyt=0的n个线性无关的特解,则方程 的通解为:
yA(t)=A1y1(t)+A2y2(t)+…+Anyn(t),
其中A1,A2,…,An为n个任意(独立)常数。
定理4(非齐次线性差分方程通解结构定理)
如果 (t)是非齐次线性方程yt+n+a1(t)yt+n-1+a2(t)yt+n-2 +…+an-1(t)yt+1+an(t)yt=f(t)的一个特解,yA(t)是其对应的齐次线性方程yt+n+a1yt+n-1 +a2yt+n-2 +…+an-1yt+1+anyt=0的通解,那么,非齐次线性差分方程的通解为:
y(t)=yA(t)+ (t)
即
y(t)=A1y1(t)+A2y2(t)+…+Anyn(t)+ (t),
这里A1,A2,…,An为n个任意(独立)常数。
- 3楼网友:野味小生
- 2021-03-19 01:18
差分方程是微分方程的离散化。一个微分方程不一定可以解出精确的解,把它变成差分方程,就可以求出近似的解来。
比如 dy+y*dx=0,y(0)=1 是一个微分方程, x取值[0,1]
(注:解为y(x)=e^(-x));
要实现微分方程的离散化,可以把x的区间分割为许多小区间 [0,1/n],[1/n,2/n],...[(n-1)/n,1]
这样上述微分方程可以离散化为:
差分方程
y((k+1)/n)-y(k/n)+y(k/n)*(1/n)=0, k=0,1,2,...,n-1 (n 个离散方程组)
利用y(0)=1的条件,以及上面的差分方程,就可以计算出 y(k/n) 的近似值了。
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