课程概述

常微分方程是伴随着微积分的产生和发展而成长起来的一门历史悠久的学科。从诞生之日起很快就显示出它在应用上的重要作用。特别是通过解微分方程证实了地球绕太阳的运动轨道是一个椭圆,海王星的存在是天文学家先通过微分方程的方法推算出来,然后才实际观测到的。时至今日,可以说常微分方程在所有自然科学领域和众多社会科学领域都有着广泛的应用,在数学学科内部的许多分支中,常微分方程是常用的重要工具之一,也是整个数学课程体系中的重要组成部分,常微分方程每一步进展都离不开其它数学分支的支援;反过来,常微分方程的进一步发展,又推动着其它数学分支的发展。这一古老的学科,由于应用领域的不断扩大和新理论生长点的不断涌现,它的发展至今仍充满生机和活力。在培养学生的教学计划中,其定位不仅是数学的基础课程,同时也是将以前所学的知识融会贯通,将理论知识与实际问题相结合的专业课程,对提高学生分析问题和解决问题的能力有很大帮助。通过学习本课程,学生掌握解常微分方程的基本思想和基本方法,并能够用掌握的理论和方法解决实际问题。

证书要求

每一个学习单元,包括视频、测试、作业、讨论,学习过程结束有考试。

1、视频学习中的随堂测试(选择题,填空题,判断题)不记分;

2、单元测试每章6分,计入总分,总共30分;

3、期末测试(选择,填空,计算题,证明题等)60分;

4、参与论坛讨论10分,发帖和回帖数量达到30个,或达到本论坛平均发帖数。
    在线开放课程暂无证书


预备知识

要求学生具有数学分析和高等代数的知识作为基础。


授课大纲


第一章 微分方程的基本概念 (2课时)

基本内容:微分方程的模型、微分方程的分类方法。

第二章 一阶常微分方程 (7课时

基本内容:一阶常微分方程的三种基本形式及其初等解法;一阶常微分方程的两种解题策略;解的存在唯一性定理;近似方法(选用);一阶隐方程及其初等解法;奇解与包络(选用)。

重点:一阶常微分方程的三种基本形式及其初等解法;一阶常微分方程的两种解题策略。

难点:一阶常微分方程的两种解题策略;解的存在唯一性定理。

第三章 解存在性定理   (7课时

基本内容:解的存在唯一性定理,解的延拓,解对初值的连续性和可微性,奇解。

重点:解的存在唯一性定理。

第四章 高阶常微分方程    (8课时

基本内容:微分方程的基本原理;常系数线性微分方程的解法;变系数线性微分方程的解法;可降阶的高阶微分方程。

重点:线性微分方程的基本原理;常系数线性微分方程的解法。

难点:变系数线性微分方程的解法。

第五章 常微分方程组   (8课时

基本内容:线性微分方程组的基本原理;常系数齐次线性微分方程组的解法;基解矩阵的求法;常系数非齐次线性微分方程组的解法。

重点:常系数齐次线性微分方程组的解法。

难点:基解矩阵的求法;常系数非齐次线性微分方程组的解法。


参考资料

[1] 伍卓群,《常微分方程》,北京:高等教育出版社,2004年。

[2] 丁同仁,李承治,《常微分方程教程》(第二版),北京:高等教育出版社,2004年。

[3] 东北师范大学数学系编,《常微分方程教程》(第二版),北京:高等教育出版社,1983年。