课程概述

常微分方程是研究自然科学和社会科学中的事物、物体和现象运动、演化和变化律的最为基本的数学理论和方法。常微分方程课程是数学与应用数学、科学计算、统计学专业的重要基础课之一,要求学生已具备数学分析、高等代数和普通物理中的基础知识。 该课程教学时间一般安排在第四学期,每周4学时。

本课程的内容包括一阶微分方程的初等积分法、一阶微分方程的解的存在定理、高阶微分方程、线性微分方程组、非线性微分方程和稳定性等。本课程在数学系的本科生课程系列中,它起着承前启后的作用。一方面,它要大量应用前面重要的基础课“数学分析”、“高等代数”和“解析几何”的内容,是数学分析的天然的后续课程,而且在它所产生的的较深的问题中,它又是高等分析里大部分的理论和方法的根源。

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


预备知识

数学分析,线性代数

授课大纲

一、一阶常微分方程(上)

1-1 微分方程与数学模型

1-2 微分方程的解

1-3 可分离变量方程

1-4 人口增长模型

第一章 单元测试

一、 一阶常微分方程(中)

1-5 线性微分方程

1-6 变量替换法(一)

1-7 变量替换法(二)

1-8 恰当方程

一、 一阶常微分方程(下)

1-9 积分因子法

1-10 一阶隐式方程

1-11 奇解

1-12 可降阶的高阶方程

二、一阶线性常微分方程组

2-1 预备知识

2-2 解的存在唯一性定理

2-3 线性微分方程组的通解(一)

2-4 线性微分方程组的通解(二)

2-5 矩阵指数函数

2-6 常系数齐次线性微分方程组:单特征根情形

2-7 常系数齐次线性微分方程组:重特征根情形

2-8 常系数非齐次线性微分方程组

第二章 单元测试

三、高阶线性微分方程

3-1 高阶线性方程和一阶线性方程组解的等价性

3-2 高阶线性方程的通解--相关概念

3-3 齐次方程的通解一般理论

3-4 求非齐次方程的通解一般理论

3-5 求非齐次方程的通解例题

3-6 特征根法求高阶常系数线性齐次微分方程的通解(1)

3-7 高阶常系数线性齐次微分方程的通解(2)

3-8 高阶常系数线性齐次微分方程的通解(3)

3-9 高阶常系数线性非齐次微分方程的通解(1)

3-10 高阶常系数线性非齐次微分方程的通解(2)

第三章 单元测试

四、非线性微分方程基本理论

4-1 存在与唯一性定理:内容解读

4-2 存在与唯一性定理:证明分析

4-3 存在与唯一性定理:应用举例

4-4 延拓定理及其证明分析

4-5 延拓定理应用与饱和解举例

4-6 解对初值与参数的连续性

4-7 解对初值与参数的可微性

第四章 单元测试

五、定性理论与分支方法初步

5-1 自治系统的基本性质

5-2 Lyapunov 函数法

5-3 线性系统与双曲奇点

5-4 一维周期微分方程

5-5 细焦点与极限环

5-6 常见分支现象

第五章 单元测试

六、常微分方程边值问题

6-1 边值问题基本定义和相关概念

6-2 常微分方程边值问题的格林函数

6-3 上、下解与单调迭代方法

第六章 单元测试

参考资料

1、《常微分方程基本问题与注释》,韩茂安,科学出版社。

2、《常微分方程》,韩茂安、周盛凡,邢业朋,丁玮,高等教育出版社。

3、《常微分方程》,王高雄等,高等教育出版社。 

4、《微分方程基本理论》,赵爱民,李美丽,韩茂安,科学出版社。