数学建模笔记(九):差分方程与代数方程模型

文章目录

  • 一、概述
    • 1.引例
    • 2.定义(函数的差分)
    • 3.定义(差分方程)
    • 4.差分方程的阶
    • 5.差分方程的解
    • 6.差分方程与微分方程的联系
  • 二、一阶常系数线性差分方程
    • 1.一阶常系数齐次线性差分方程
      • (一)一般形式
      • (二)解法——迭代法
      • (三)解法——特征根法
    • 2.一阶常系数非齐次线性差分方程
      • (一)一般形式
      • (二)解法
  • 三、二阶常系数线性差分方程
    • 1.二阶常系数齐次线性差分方程
      • (一)一般形式
      • (二)解法——特征方程法
    • 2.二阶常系数非齐次线性差分方程
      • (一)解法
  • 四、贷款购房
    • 1.问题背景
    • 2.模型假设与建立
    • 3.结果分析
  • 五、管住嘴迈开腿
    • 1.问题背景
    • 2.模型分析
    • 3.模型假设
    • 4.模型建立
    • 5.模型计算(给定初始条件)
    • 6.小结与评注
  • 六、市场经济中物价的波动
    • 1.问题背景
    • 2.模型假设
    • 3.差分方程模型建立
    • 4.模型分析
    • 5.蛛网模型
    • 6.结果分析
      • (一)两种模型的一致
      • (二)政府干预手段
      • (三)差分方程模型的推广
    • 7.小结与评注
  • 七、动物的繁殖与收获
    • 1.问题背景
    • 2.模型假设(按年龄分组的动物种群增长模型)
    • 3.模型建立(按年龄分组的动物种群增长模型)
    • 4.模型求解(按年龄分组的动物种群增长模型)
    • 5.结果分析(按年龄分组的动物种群增长模型)
    • 6.模型建立(饲养动物种群的持续稳定收获模型)
    • 7.模型求解(饲养动物种群的持续稳定收获模型)
    • 8.小结与评注
  • 八、信息传播
    • 1.问题背景
    • 2.模型假设
    • 3.模型建立
    • 4.模型求解
    • 5.logistic微分方程的离散形式
      • (一)简化为一阶非线性差分方程
      • (二)该方程的平衡点及其稳定性
    • 6.模型讨论
    • 7.模型拓展——人工干预传播
    • 8.小结与评注
  • 九、原子弹爆炸的能量估计
    • 1.问题背景
    • 2.量纲其次原则——介绍
    • 3.量纲齐次原则——单摆运动
    • 4. π π π定理
    • 5.模型建立(量纲分析方法)
    • 6.模型计算
    • 7.量纲分析法评注
  • 十、CT技术的图像重建
    • 1.问题背景
    • 2.X射线强度衰减与图像重建的数学原理
  • 十一、等级结构
    • 1.问题背景
    • 2.基本模型
    • 3.用调入比例进行稳定控制
    • 4.小结与评注


一、概述

1.引例

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2.定义(函数的差分)

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3.定义(差分方程)

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4.差分方程的阶

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5.差分方程的解

解是一个函数
在这里插入图片描述
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6.差分方程与微分方程的联系

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二、一阶常系数线性差分方程

1.一阶常系数齐次线性差分方程

(一)一般形式

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(二)解法——迭代法

在这里插入图片描述
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(三)解法——特征根法

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2.一阶常系数非齐次线性差分方程

(一)一般形式

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(二)解法

通解 + + +特解: y x + y x ∗ y_x+y_x^{*} yx+yx
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通解 y x y_x yx依照上方进行求解

特解 y x ∗ y_x^{*} yx的求法(待定系数法/常数变易法)
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P n ( x ) P_n(x) Pn(x)为多项式
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三、二阶常系数线性差分方程

1.二阶常系数齐次线性差分方程

(一)一般形式

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(二)解法——特征方程法

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2.二阶常系数非齐次线性差分方程

(一)解法

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四、贷款购房

1.问题背景

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2.模型假设与建立

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3.结果分析

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五、管住嘴迈开腿

1.问题背景

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2.模型分析

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3.模型假设

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4.模型建立

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5.模型计算(给定初始条件)

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6.小结与评注

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六、市场经济中物价的波动

1.问题背景

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2.模型假设

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3.差分方程模型建立

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4.模型分析

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5.蛛网模型

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6.结果分析

(一)两种模型的一致

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(二)政府干预手段

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(三)差分方程模型的推广

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7.小结与评注

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七、动物的繁殖与收获

1.问题背景

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2.模型假设(按年龄分组的动物种群增长模型)

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3.模型建立(按年龄分组的动物种群增长模型)

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4.模型求解(按年龄分组的动物种群增长模型)

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5.结果分析(按年龄分组的动物种群增长模型)

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6.模型建立(饲养动物种群的持续稳定收获模型)

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7.模型求解(饲养动物种群的持续稳定收获模型)

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8.小结与评注

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八、信息传播

1.问题背景

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2.模型假设

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3.模型建立

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4.模型求解

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5.logistic微分方程的离散形式

(一)简化为一阶非线性差分方程

方程(1): p k + 1 − p k = c p k ( N − p k ) p_{k+1}-p_k=cp_k(N-p_k) pk+1pk=cpk(Npk)

方程(2): p k + 1 = ( 1 + c N ) p k ( 1 − c 1 + c N p k ) p_{k+1}=(1+cN)p_k(1-\frac{c}{1+cN}p_k) pk+1=(1+cN)pk(11+cNcpk)

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(二)该方程的平衡点及其稳定性

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6.模型讨论

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7.模型拓展——人工干预传播

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8.小结与评注

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九、原子弹爆炸的能量估计

1.问题背景

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2.量纲其次原则——介绍

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3.量纲齐次原则——单摆运动

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在这里插入图片描述

4. π π π定理

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5.模型建立(量纲分析方法)

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6.模型计算

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7.量纲分析法评注

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十、CT技术的图像重建

1.问题背景

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CT可以多角度多层次观察

2.X射线强度衰减与图像重建的数学原理

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十一、等级结构

1.问题背景

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2.基本模型

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3.用调入比例进行稳定控制

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4.小结与评注

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