学习指南 →

· Albion Gateway College

工程数学 Tutorial:解出微分方程后,初始条件放在哪里?

用原创指数衰减方程区分通解、特解与单位检查,再用代回法验证初始条件。

先识别方程与未知函数

考虑dy/dt=−0.4y,且y(0)=15,t以小时计。这里0.4的单位应为每小时,使两边都有“y的单位/小时”。不要只把它当作没有单位的普通数字。

通解可写成y=C exp(−0.4t)。得到通解并不代表已经回答初值问题,常数C还需要由给定起点确定。

代入初始条件得到特解

将t=0代入得15=C,因此y(t)=15 exp(−0.4t)。一小时后的数值约10.055。若结果大于15,应检查指数符号,而不是先怀疑计算器。

验证包含两步:求导得到y′=−6 exp(−0.4t),同时−0.4y也为−6 exp(−0.4t);再检查y(0)=15。只检查一个时点不能证明整个函数满足方程。

区分连续变化与逐期减少

离散模型y下一期=0.6y本期,与连续衰减率0.4的指数模型不同。前者一小时剩60%,后者一小时剩约67.03%,不能因为两个式子都有0.4就混用。

自练:把初始条件改为y(2)=15,解得C=15 exp(0.8),也可写y(t)=15 exp(−0.4(t−2))。Tutorial 中说明时间原点,能避免把第二小时的条件当成t=0。

参考资料

下一步

如需大学专业课程或 Tutorial 学习支持,请在咨询中填写模块名称、学习目标和已尝试的步骤。具体教学安排须确认,计分作业由学生独立完成。

继续阅读

学院在线咨询

欢迎咨询

你好,欢迎咨询!你是学生、招生代理、求职者,还是想申请成为导师?请告诉我你的咨询方向。

[email protected]