معادلات دیفرانسیل
Differential Equations
شماره درس: ۲۲۰۳۴ | تعداد واحد: ۳ |
مقطع: کارشناسی | نوع درس: نظری |
پیشنیاز: – | همنیاز: ریاضی عمومی ۲ |
اهداف درس
هدف از این درس، آشنایی دانشجویان با معادلات دیفرانسیل بهوسیلهی روشهای تحلیلی، هندسی و کیفی است. در ارائهی این درس بر مدلسازی و مطالعهی مدلهای ریاضی سیستمهای فیزیکی، طبیعی و اجتماعی تاکید میشود.
ریز مواد
- مقدمه (۱ جلسه)
- نکات کلی در مورد جوابهای معادلات دیفرانسیل، دستهبندی معادلات دیفرانسیل، قضیهی وجود و یکتایی جواب
- معادلات مرتبهی اول (۷ جلسه)
- معادلات جداییپذیر، معادلات همگن، معادلات قابل تبدیل به معادلات همگن، معادلات کامل، فاکتورهای انتگرال، معادلات خطی مرتبهی اول، معادلات غیرخطی مهم (برنولی، لاگرانژ و …)، دستههای منحنی، مسیرهای قائم، مدلسازی معادلات مرتبهی اول
- معادلات مرتبهی دوم (۸ جلسه)
- کاهش مرتبه، مفاهیم مقدماتی لازم معادلات خطی، معرفی جواب عمومی معادله خطی همگن و غیرهمگن، استفاده از یک جواب معلوم برای یافتن جوابی دیگر، معادلات خطی همگن با ضرایب ثابت (مرتبهی دوم و بالاتر)، معادلات خطی غیرهمگن، روشهای عملگری معادلات با ضرایب غیرثابت (معادلات کوشی، اویلر، …)، نظریهی مقدماتی معادلات با شرایط مرزی (مقادیر و توابع ویژه و …)
- جوابهای سری توانی و توابع خاص (۶ جلسه)
- مروری بر سریهای توانی، جوابها حول نقاط عادی، معادلهی لژاندر، چندجملهایهای لژاندر، خواص چندجملهایهای لژاندر، جوابها حول نقاط غیرعادی (روش فروبنیوس)، معادلهی بسل، تابع گاما خواص تابع بسل
- تبدیل لاپلاس و کاربردهای آن (۶ جلسه)
- مقدمه (نکاتی در مورد نظریه لاپلاس) قضیهی وجودی، تبدیل لاپلاس، مشتق و انتگرال، قضایای انتقال و معرفی توابع پلهای واحد و تابع دلتای دیراک، موارد استعمال در معادلات دیفرانسیل، مشتق و انتگرال تبدیل لاپلاس، معرفی پیچش (کانولوشن)، معرفی معادلات انتگرالی، حل دستگاه خطی با تبدیل لاپلاس
- دستگاههای معادلات خطی (۲ جلسه)
- معرفی دستگاههای خطی، حل دستگاههای خطی همگن و غیرهمگن با ضرایب ثابت، روشهای مقادیر و توابع ویژه
ارزیابی
- آزمون میانترم: ۸ الی ۱۰ نمره
- آزمون پایانی: ۱۰ الی ۱۲ نمره
مراجع
- Martin Braun. Differential Equations and Their Applications: An Introduction to Applied Mathematics. 4th Edition, Springer, 1993.
- William E. Boyce, Richard C. Diprima, and Douglas B. Meade. Elementary Differential Equations and Boundary Value Problems. 11th Edition, Wiley, 2017.
- Henry C. Edwards and David E. Penney. Elementary Differential Equations with Boundary Value Problems. 6th Edition, Prentice Hall, 2003.