Differentiaaliyhtälöiden opiskelupaketti
Versio
Pelkistetty käyttöliittymä
Laskentaohjelmana
Maple
Yleistä DelTa-paketista
Harjoitustehtävät
DiffEqWeb
Laskentaohjelmaopas
Osiot
Teoria
Ratkaiseminen
Esimerkit
Sovellukset
Teoria
Peruskäsitteet
Differentiaaliyhtälö
Kertaluku ja normaalimuoto
Yleinen ja yksittäisratkaisu
Alkuehto
Reunaehto
Erikoisratkaisu
Autonominen yhtälö
Näkökulmia
Algebrallinen näkökulma
Numeerinen näkökulma
Suuntakenttä
Faasitaso
Faasiavaruus
Kvalitatiivinen näkökulma
Käyräparvi ja differentiaaliyhtälö
Yhtälön muuntaminen
Normaaliryhmä
Sijoitusten tekeminen
Yhtälön derivointi ja integrointi
Onko ratkaisua?
Ratkaisun olemassaolo ja yksikäsitteisyys
Lineaarinen differentiaaliyhtälö
Lineaariyhtälön käsite
Lineaariyhtälön ratkaisun olemassaolo
Lineaarinen riippumattomuus
Wronskin determinantti
Homogeenisen yhtälön ratkaisujoukko
Epähomogeenisen yhtälön ratkaisujoukko
Differentiaaliyhtälöryhmä
Ryhmän normaalimuoto
Ryhmän palauttaminen yhteen yhtälöön
Lineaarisen ryhmän matriisimuoto
Alkuarvoprobleeman numeerinen ratkaiseminen
Perusidea ensimmäisen kertaluvun yhtälölle
Perusidea toisen tai korkeamman kertaluvun yhtälölle
Epälineaarinen differentiaaliyhtälö
Epälineaarisuus ja kaaos
Ratkaiseminen
Ohjelmistojen käyttö
Differentiaaliyhtälön ratkaiseminen algebrallisesti
Differentiaaliyhtälön ratkaiseminen numeerisesti
Algebrallisen ratkaisemisen menetelmät
Erilaiset yhtälötyypit
Separoituva yhtälö
Separoituvaan palautuvat ensimmäisen kertaluvun yhtälöt
Ensimmäiseen kertalukuun palautuvat korkeampien kertalukujen yhtälöt
Eksakti differentiaaliyhtälö
Integroivan tekijän menettely
Ensimmäisen kertaluvun lineaarinen ja homogeeninen yhtälö
Ensimmäisen kertaluvun lineaarinen ja epähomogeeninen yhtälö
Toisen kertaluvun lineaarinen ja homogeeninen yhtälö
Toisen kertaluvun lineaarinen ja epähomogeeninen yhtälö
Korkeampien kertalukujen lineaariyhtälöt
Vakiokertoiminen homogeeniyhtälö
Vakiokertoiminen epähomogeeninen yhtälö
Eulerin yhtälön muuntaminen ja ratkaiseminen
Numeerisen ratkaisemisen menetelmät
Eulerin menetelmä
Parannettu Eulerin menetelmä
Rungen -- Kuttan menetelmä
Adamsin -- Bashforthin menetelmä
Adams-Bashforth/johto
Sarjaratkaisut
Sarjayritteen käyttö
Esimerkit
Ratkaisut yleensä
Differentiaaliyhtälön ratkaisun sijoittaminen yhtälöön
Alkuehto ja yksittäisratkaisu
Alkuarvoprobleema, jonka ratkaisu ei ole yksikäsitteinen
Vakiokertoiminen lineaariyhtälö ja faasitasoesitys
Käyräparven differentiaaliyhtälön etsiminen
Separoituvat ja niihin palautuvat yhtälöt
Separoituva yhtälö
Yhtälön muuntaminen separoituvaksi sijoituksella
u = y/x
Yhtälön muuntaminen sijoittamalla sopiva funktio
Toisen kertaluvun yhtälön muuntaminen normaaliryhmäksi
Kolmannen kertaluvun yhtälön palauttaminen ensimmäiseen kertalukuun ja ratkaiseminen separoimalla
Eksaktius ja integroiva tekijä
Eksakti differentiaaliyhtälö
Integroiva tekijä
Lineaariyhtälö ja integroiva tekijä
Lineaariset yhtälöt
Lineaarisesti riippumattomat ja lineaarisesti riippuvat funktiot
Homogeenisen kolmannen kertaluvun lineaariyhtälön yleinen ratkaisu
Wronskin determinantin differentiaaliyhtälön johtaminen
Airyn differentiaaliyhtälö
Ensimmäisen kertaluvun lineaarinen yhtälö
Toisen kertaluvun lineaarinen homogeeninen yhtälö: ratkaisu sopivalla yritteellä
Toisen kertaluvun lineaarinen homogeeninen yhtälö: toinen perusratkaisu yleisellä menettelyllä
Toisen kertaluvun lineaarinen epähomogeeninen yhtälö: yksittäisratkaisu sopivalla yritteellä
Toisen kertaluvun lineaarinen epähomogeeninen yhtälö: yksittäisratkaisu vakioiden varioinnilla
Vakioiden variointi kolmannen kertaluvun yhtälölle
Homogeeninen vakiokertoiminen lineaariyhtälö
Epähomogeeninen vakiokertoiminen lineaariyhtälö
Vakiokertoimisen lineaariyhtälön karakteristisen yhtälön useampikertaiset juuret
Vakiokertoimisen lineaariyhtälön karakteristisen yhtälön kompleksiset juuret
Eulerin yhtälö
Eulerin yhtälön muuntaminen vakiokertoimiseksi
Yhtälöryhmät
Toisen tai korkeamman kertaluvun yhtälön muuntaminen normaaliryhmäksi
Differentiaaliyhtälöryhmän ratkaiseminen yhteen yhtälöön palauttamalla
Usean yhtälön ryhmän ratkaiseminen yhteen yhtälöön palauttamalla
Autonomisen ryhmän faasitasoratkaisu
Numeerinen ratkaiseminen
Ensimmäisen kertaluvun yhtälö
Differentiaaliyhtälöryhmä
Sarjaratkaisut
Sarjayrite ja rekursiokaavan johto
Sarjaratkaisun etsiminen laskentaohjelmalla
Sovellukset
Gravitaatio
Laskuvarjohyppy
Tykillä ampuminen 1
Tykillä ampuminen 2
Planeetan liike kiinteän auringon ympäri
Jousi
Värähtelevä jousi
Värähtelevä jousisysteemi
Heiluri
Varrellinen heiluri
Kaksoisheiluri
Lagrangen liikeyhtälöt kaksoisheilurille
Virtapiiri
Yksinkertainen vaihtovirtapiiri
RCL-vaihtovirtapiiri: vapaa värähtely
RCL-vaihtovirtapiiri: pakotettu värähtely
RCL-vaihtovirtapiiri: resonanssi
Monisilmukkainen vaihtovirtapiiri
Van der Polin yhtälö
Lämpötila
Newtonin jäähtymislaki
Ydinfysiikka
Radiohiiliajoitus
Radioaktiivinen hajoaminen
Geometrinen fysiikka
Parabolinen peili
Hinaaja
Roikkuva ketju
Populaatiomallit
Peto ja saaliskanta
Väestönkasvu
Väestön kehitys muuttuvissa olosuhteissa
Geometria
Käyräparven kohtisuorat leikkaajat
Käyräparven kohtisuorat leikkaajat napakoordinaattitapauksessa
Geometria
Käyräparven kohtisuorat leikkaajat
Käyräparven kohtisuorat leikkaajat napakoordinaattitapauksessa
Tekijät
Simo Kivelä (teoria, ratkaiseminen, esimerkit, sovellukset, harjoitukset)
Jukka Paatero (sovellukset)
Mika Spåra (DiffEqWeb, tekninen suunnittelu ja toteutus, harjoitukset)
Reino Virrankoski (Maple-opas)
MatTa-projekti
Teknillinen korkeakoulu
Matematiikan laitos
Copyright Simo K. Kivelä, Mika Spåra, Jukka Paatero, Reino Virrankoski
2000-2003