現代數學中有6大類方程,你知道幾類呢?
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含有未知量的等式就是方程了,數學最先發展於計數,而關於數和未知數之間通過加、減、乘、除和冪等運算組合,形成代數方程:一元一次方程,一元二次方程、二元一次方程等等。然而,隨着函數概念的出現,以及基於函數的微分、積分運算的引入,使得方程的範疇更廣泛,未知量可以是函數、向量等數學對象,運算也不再侷限於加減乘除。
方程在數學中佔有重要的地位,似乎是數學永恆的話題。方程的出現不僅極大擴充了數學應用的範圍,使得許多算術解題法不能解決的問題能夠得以解決,而且對後來整個數學的進展產生巨大的影響。特別是數學中的許多重大發現都與它密切相關。例如:
中學階段接觸到方程基本都在這個範疇,方程中的未知數,可以出現在方程中的分式、整式、根式以及三角函數、指數函數等初等函數的自變量中。比如下面的形式(x是未知數):
在中學階段遇到方程求解問題,一般地,可將方程轉換為整式方程;一般都是轉換為一元二次方程,或者多元一次方程組的求解問題。
區別於上述方程,方程中的未知量是函數本身,而非函數的自變量;運算涉及到加減乘除以及函數複合。比如:
針對函數方程的求解問題,還沒有統一的理論和一般的方法。對於部分函數方程可以考慮:
自從數學從常量數學轉變為變量數學,方程的內容也隨之豐富,因為數學引入了更多的概念,更多的運算,從而形成了更多的方程。其他自然科學,尤其物理學的發展也直接提出了方程解決的需求,提供了大量的研究課題。可以參考:數學史上最重要的4大數學思想
微分方程指的是:含有未知函數及其導數的方程。該類方程的未知量是函數,不同於函數方程的是,對未知函數有求導運算,且可以是高階導數。然而,如果方程中的未知函數只含有一個自變量,那麼微分方程就是常微分方程了。
一般的n階常微分方程的形式:
如果方程左端的函數y及其導數均為一次有理整式,那麼方程就稱為n階線性微分方程,否則就是n階非線性微分方程。
因為大多數的微分方程是無法求得顯式解的,僅僅是分析其解的穩定性或者求近似的數值解。這部分內容十分的豐富,生命力極強,有着大量的工作可作。
如果微分方程中的未知函數是多元函數,並存在未知函數的偏導數運算,那麼該方程被稱為偏微分方程。
17世紀,微積分創立之後,常微分方程的相關理論就快速的發展起來。常微分方程也應用於幾何與力學問題的探討,並解釋了早期已經知道的天體力學中的事實,獲得新的發現。但偏微分方程的研究要晚一些,在物理學上遇到的一些偏微分方程問題在18世紀造就了一個分支,數學物理方程,而直到19世紀末偏微分方程一般理論基礎才發展起來。
偏微分方程與其他數學分支如泛函分析、函數論、拓撲學、代數、複分析等緊密聯繫,這些數學分支中的基本概念、思想、方法得到了廣泛的應用。
通常把積分號下含有未知函數的方程稱為積分方程,如果未知函數為多元函數,方程被稱為多維積分方程。
隨機微分方程,又將隨機過程考慮在內,引入了隨機項或者馬爾切夫鏈,使得方程更加的複雜。
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