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【零基础学经济Ep54】查漏补缺——数学基础(十五:同济常微部分)+经济概念日常梳理

2019-06-14 15:33 作者:躺坑老碧的学习瞎记  | 我要投稿

聊一种特殊的二阶线性非齐次微分方程:常系数线性非齐次微分方程。

接着给“效用论”开个头。

part 1 同济《高等数学》常微分方程部分

二阶线性齐次微分方程——形如d^y/dx^2+P(x)dy/dx+Q(x)y=f(x)的微分方程

将上面非齐次方程中的P(x)和Q(x)换成常数p、q,即得到——

常系数非齐次线性微分方程——形如d^y/dx^2+p dy/dx+q y=f(x)的微分方程

上一次聊了二阶线性齐次微分方程求通解的方法——

  1. 写出微分方程的特征方程;

  2. 判断特征方程解的情形;

  3. 按照三种情形写下通解,可以直接把通解背下来,也可以从特征方程直接推

我们学过二阶线性微分方程解的结构的相关定理——

定理三:设y*(x)是二阶非齐次线性方程y"+P(x)y'+Q(x)y=f(x)的一个特解Y(x)是该方程对应的齐次方程的通解,那么y=Y(x)+y*(x)是二阶非齐次线性微分方程的通解。


所以,我们只需要解决求得二阶线性非齐次微分方程的一个特解y*的方法即可。

书上列举了两种常见形式,不用积分即可求出——

  1. f(x)=Pm(x)e^(lx)——其中l是常数,Pm(x)是x的一个m次多项式:

    Pm(x)=a0x^m+a1x^(m-1)+……+am-1x+am

  2. f(x)=e^(lx)[Pl(x)cos wx +Pn(x)sin wx],其中l、w是常数,Pl(x)、Pn(x)分别是x的l次、n次多项式,且有一个可为零。

类型一——

y"+py'+qy=Pm(x)e^(lx)——“待定系数法”——

  1. 令y*=Q(x)e^(lx);

  2. y*'=e^(lx)[lQ(x)+Q'(x)];

  3. y*"=e^(lx)[l^2Q(x)+2lQ'(x)+Q"(x)];

  4. 将1、2、3代入上述非齐次方程,y"+py'+qy=e^(lx)[l^2Q(x)+2lQ'(x)+Q"(x)]+pe^(lx)[lQ(x)+Q'(x)]+qQ(x)e^(lx)=Pm(x)e^(lx),即Q"(x)+(2l+p)Q'(x)+(l^2+pl+qQ(x)=Pm(x)。——其中待定的部分就是函数Q(x)的取值。

注意到l^2+pl+q与该方程对应的齐次方程的“特征方程”形式相同,下面按照l的情况进行分类讨论——

情形一:l不是特征方程x^2+px+q=0的解,即l^2+pl+q不为0——

分析:Pm(x)是一个关于x的m次多项式,所以Q"(x)+(2l+p)Q'(x)+(l^2+pl+qQ(x)也是一个关于x的m次多项式。

过程——

  1. 设Q(x)=Qm(x)=b0x^m+b1x^(m-1)+……+bm-1x+bm

  2. Q'(x)=Q'm(x)=b0x^(m-1)+b1x^(m-2)+……+bm-2x+bm-1

  3. Q"(x)=Q"m(x)=b0x^(m-2)+b1x^(m-3)+……+bm-3x+bm-2

  4. Q(x)、Q'(x)、Q"(x)代入原方程,合并同类项,左右同次项相等,即可解出所有系数bi,即得到Q(x)。

情形二:l是特征方程x^2+px+q=0的解,且方程x^2+px+q=0有两个不相等的解,则l不等于-(p/2),即2l+p不为0——

分析:原方程Q"(x)+(2l+p)Q'(x)+(l^2+pl+qQ(x)=Pm(x)可简化为Q"(x)+(2l+p)Q'(x)=Pm(x)Pm(x)是一个关于x的m次多项式,所以Q"(x)+(2l+p)Q'(x)是一个关于x的m次多项式,那么Q(x)是一个关于x的m+1次多项式。

过程——

  1. Q(x)=xQm(x)=x[b0x^m+b1x^(m-1)+……+bm-1x+bm]=b0x^(m+1)+b1x^m+……+bm-1x^2+bmx;

  2. 剩余步骤同情形一。

情形三::l是特征方程x^2+px+q=0的解,且方程x^2+px+q=0有两个相等的解,则l=-(p/2),即2l+p=0——

分析:原方程Q"(x)+(2l+p)Q'(x)+(l^2+pl+qQ(x)=Pm(x)可简化为Q"(x)=Pm(x)

过程——

  1. Q(x)=x^2Qm(x)=x^2[b0x^m+b1x^(m-1)+……+bm-1x+bm]=b0x^(m+2)+b1x^(m+1)+……+bm-1x^3+bmx^2;

  2. 剩余步骤同情形一。

综上——y"+py'+qy=Pm(x)e^(lx)具有形如y*=x^kQm(x)e^(lx)的特解,k=0、1或2。

明天讲类型二。


part 2.1 经济学概念——高鸿业

高鸿业《西方经济学》第三章:效用论——

第一节引入效用的概念——

效用——效用是指对商品满足人的欲望的能力评价,或者说,效用是指消费者在消费商品时,所感受到的满意程度。——一种主观心理评价。

效用的度量——

  1. 基数效用论边际效用分析方法——“效用单位”:表示效用大小的计量单位

  2. 序数效用论差异曲线分析方法——效用不可以具体度量,只能排序。

明天进入边际效用分析法。


part 2.2 经济学概念——曼昆

曼昆《经济学原理》第二章最重要的内容是两个最基本模型,第二个是——

productions possibilities frontier生产可能性边界——

  1. 商品组合可能性的图线,以两种商品的关系来分析;

  2. 大多为弓形;

  3. 分析斜率可以得到机会成本;

  4. 对某种产品的生产力改变,会带来图线改变。


明天继续!


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