微分方程入门之入门之入门,纯笔记
当描述 相对变化量 比 绝对量 更容易时,微分方程就经常用到了。
比如,描述为什么种群数量增加or减少【相对】,比描述为什么它在某个时间点是某个特定值【绝对】更容易。
物理学中,运动经常用力来描述,力–>代表变化状态的加速度。
常微分方程(ODE):函数有一个自变量;
偏微分方程(PDE):函数有多个自变量。
Nabla算子(也称为梯度算子,符号为 ∇)是一种微分算子(一个向量),其作用于不同的对象有不同的名称(梯度,散度,旋度)。最早有哈密顿引进,也可叫哈密顿算子。
- 梯度:∇ϕ(表示标量场的梯度,结果是一个向量)。数量场–>向量场,可以看做向量的数量乘法。
- 散度:∇⋅A(表示向量场的散度,结果是一个标量)。向量场–>数量场,可以看做向量的内积or点乘。
比如在一个梯度场中,每个方向都是指向函数变化最快的方向:
散度为正,说明它是这个向量场对“源”,有很多点正在远离此处,那么可以理解为此处是一个“山谷”or最低点;
散度为负,说明它是这个向量场对“汇”,有很多点向它聚集,可以理解为此处是一个“山顶”or最高点。
散度为零,流入与流出相等。- 旋度:∇×A(表示向量场的旋度,结果是一个向量),旋涡的方向满足右手定则。
视频见nabla算子
拉普拉斯算子,二阶微分算子,通常用符号 ∇2 表示。求梯度的散度。
有点类似标量值的多变量函数的二阶导数,因为 二阶导>0,说明是极小值点;二阶导<0,说明是极大值点。
视频见拉普拉斯算子直观化