与一般方程的区别
在一个一般方程中,我们需要确切至少一个或者多个“解”是多少,也就是说这可能是个确切的数字,比如:
当给定一个的时,就会有一个与之对应。
但是,有的时候我们并不是需要知道一个对应的状态,而是需要知道按照这个势头继续进行下去,这件事的变化规律是什么。
举个栗子🌰
假如有一天你忽然发现一个人口增长的规律:一个城市当前人口增长的速度,和当前的人口总数成正比,也就是说,当前人越多,生的越多。
如果我们用来表示人口,用代表人口增长的速度(注意,这个速度就是微分),那么这个规律就可以写成这样的公式:,这就是一个微分方程,它并没有告诉你人口是多少,而是告诉了你人口的变化规律。
如果你还没懂
我们再来说一个更通俗的栗子🌰
想象一个场景,你为了减肥而在跑步机上狂奔。
微分就是跑步过程中,你突然低头看一下显示屏,上面写着“当前每分钟消耗8大卡”。
它只代表这一瞬间的变化率(斜率),并不代表你能瘦多少。
而微分方程是一个因果连锁规则。它不是一个具体的数值,而是一套“如果……就会……”的逻辑规则。
代入上面例子,我们就可以看作如下规则:
你瘦的速度(微分),取决于你现在的体重(变量)和你跑多快。
这就是微分方程,它并没有告诉你明天你会几斤几两,而是告诉你体重和体重变化快慢之间的对应关系。
解开微分方程
解微分方程的过程就像是脑补出根据逻辑规则推演全过程。
方程(规则):如果我每天少吃500大卡,我的体重变化速度就是负数。
解方程(结果):如果你坚持这个规则30天,你的体重会从80kg变成75kg。
所以,微分方程的结果不是一个数,而是一条随时间变化的曲线。