微分方程与差分方程的区别和联系

如题所述

一、微分方程与差分方程的区别:

1、定义不一样:微分方程指描述未知函数的导数与自变量之间的关系的方程;差分方程又称递推关系式,是含有未知函数及其差分,但不含有导数的方程。

2、解不完全一样:微分方程的解是一个符合方程的函数,在初等数学的代数方程,其解是常数值;差分方程的解是满足该方程的函数,也就是解析解。

3、应用不完全一样:微分方程的应用可以解决许多与导数有关的问题。物理中许多涉及变力的运动学、动力学问题,很多可以用微分方程求解,微分方程在化学、工程学、经济学和人口统计等领域都有应用;差分方程多用于模型应用。

二、差分方程是微分方程的离散化。



扩展资料

数学领域对微分方程的研究着重在几个不同的面向,但大多数都是关心微分方程的解。只有少数简单的微分方程可以求得解析解。不过即使没有找到其解析解,仍然可以确认其解的部分性质。其应用十分广泛,可以解决许多与导数有关的问题。

常微分方程常见的约束条件是函数在特定点的值,若是高阶的微分方程,会加上其各阶导数的值,有这类约束条件的常微分方程称为初值问题。若是二阶的常微分方程,也可能会指定函数在二个特定点的值,此时的问题即为边界值问题;偏微分方程常见的问题以边界值问题为主,边界条件则是指定一特定超曲面的值或导数需符定特定条件。

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性质,他们属于数学中的非线性分析领域。解一个递推关系式,也就是求其解析解,即关于n的非递归函数。

参考资料:百度百科-微分方程

参考资料:百度百科-差分方程

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第1个回答  2019-11-11

微分方程与差分方程的区别:

1、组成方式不同:

微分方程:表示未知函数、未知函数的导数与自变量之间关系的方程,称为微分方程。 
差分方程:含有自变量,未知函数或求知函数的差分的方程称为差分方程。

2、差分方程是微分方程的离散化:

大部分的常微分方程求不出十分精确的解,而只能得到近似解。用来描述物理过程的微分方程,以及由试验测定的初始条件也是近似的,这种近似之间的影响和变化还必须在理论上加以解决。

微分方程常见的约束条件是函数在特定点的值,若是高阶的微分方程,会加上其各阶导数的值,有这类约束条件的常微分方程称为初值问题。

3、微分方程的解是一个符合方程的函数。而在初等数学的代数方程,其解是常数值。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

微分方程与差分方程的联系:

微分方程转化差分方程:

如x'=ax+b

假设自变量是t,那么你的x'是对自变量t求导,更准确的写法是:
dx/dt=ax+b,那么根据导数的定义:dx/dt=lim {m->0} [x(t + m)-x(t)]/m,即函数值得增量除以自变量的增量。

那么编程差分方程是:[x(t + m)-x(t)]/m=ax(t)+b也就是x(t + m)-(am+1)x(t)=mb
这是关于x(t)和x(t+m)的差分方程,当然此处m不能太大,否则差分法方程不成立。

扩展资料:

差分方程的定理:

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2n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。

参考资料:

百度百科-微分方程

百度百科-差分方程

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第2个回答  2017-10-18
差分方程是微分方程的离散化。

【微分方程】
微分方程指描述未知函数的导数与自变量之间的关系的方程。微分方程的解是一个符合方程的函数。而在初等数学的代数方程,其解是常数值。
微分方程的应用十分广泛,可以解决许多与导数有关的问题。物理中许多涉及变力的运动学、动力学问题,如空气的阻力为速度函数的落体运动等问题,很多可以用微分方程求解。此外,微分方程在化学、工程学、经济学和人口统计等领域都有应用。
数学领域对微分方程的研究着重在几个不同的面向,但大多数都是关心微分方程的解。只有少数简单的微分方程可以求得解析解。不过即使没有找到其解析解,仍然可以确认其解的部份性质。在无法求得解析解时,可以利用数值分析的方式,利用电脑来找到其数值解。 动力系统理论强调对于微分方程系统的量化分析,而许多数值方法可以计算微分方程的数值解,且有一定的准确度。
【差分方程】
差分方程又称递推关系式,是含有未知函数及其差分,但不含有导数的方程。满足该方程的函数称为差分方程的解。差分方程是微分方程的离散化。
在数学上,递推关系(recurrence relation),也就是差分方程(difference equation),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。
所谓解一个递推关系式,也就是求其解析解,即关于n的非递归函数。本回答被提问者采纳