【零基础学经济Ep65】查漏补缺——数学基础(七:史老师视频微分方程)+经济概念梳理
整理史济怀老师视频课中关于常微分方程的内容,然后聊“无差异曲线”的形状。
part 1 史济怀老师视频课微分方程部分
&2.一阶微分方程
一阶微分方程——形如F(x,y,y')=0的关系式——y为未知函数,x为自变量,含有y的一阶导数的方程。
&2.3一阶线性方程
先把之前聊过的内容复习一下——
线性方程——顾名思义,就是里面每一个含未知量x的项都是一次的。
原因在于,F(x)=ax+b=a1x1+a2x2+……+anxn+b,所生成的图像是一条直线,顾名思义,线性函数,于是形如0=ax+b就是线性方程了,这也是为什么,在常微分方程课程中,线性代数的内容依然很重要的原因。
非线性方程,往往可以采取局部分析的方法,转化为线性方程,所以线性方程可以说是微分方程的基础内容。
依然按照从简单到复杂的顺序,最简单的线性方程是一阶线性微分方程,所以我们就从这种类型开始了。
一阶线性微分方程——即只含有一阶导数的线性微分方程,形如dy/dx+P(x)y=Q(x)的微分方程。——一阶线性微分方程又分为两种——
齐次方程——Q(x)恒为0;
非齐次方程——Q(x)不恒为0。
上次聊了一阶齐次线性方程的通解和特解的导出,这次来聊例子。
例子——解方程dy/dx-y/x=-1
分析:对比一阶线性微分方程的形式,找出P(x)、Q(x),在这里,P(x)=-1/x,Q(x)=-1。
解(常数变易法):
a.先找出该方程对应齐次方程dy/dx-y/x=0的通解——
套公式:y=Ce^(-∫ P(x)dx)=Ce^[-∫ (-1/x)dx]=Ce^[∫ (1/x)dx]=Ce^(ln|x|)=C|x|=Cx
注:因为C为任意常数,故而绝对值符号可去。
b.找出该方程的一个特解——
设特解y=u(x)e^(-∫ P(x)dx)=u(x)x——其中u(x)为关于x的未知待定函数;
由1,dy/dx=d[u(x)x]/dx=u'(x)x+u(x);
将1,2代入原方程得:dy/dx-y/x=u'(x)x+u(x)-u(x)x/x=u'(x)x=-1;
由3,u'(x)=-1/x,则u(x)=-ln|x|+C'——其中C'为任意常数,为了方便,我们取C'=0;
综上求出该方程一个特解y=-xln|x|。
c.将a中的通解与b中的特解相加即为该方程的通解——
解得y=xln|x|+Cx——其中C为任意常数。
例子——解方程dy/dx=y/(2y^2+y-x)
分析——
先将该方程化成一阶线性方程的形式,dx/dy=2y+1-x/y,即dx/dy+x/y=2y+1——如果把x当做自变量,方程形式较复杂,把y当做自变量会更容易处理,启示是遇到分母较复杂而分子较简单的形式,不如分析其倒数更方便;
找出P(y)、Q(y),在这里,P(y)=1/y,Q(y)=2y+1。
解(常数变易法):
a.先找出该方程对应齐次方程dx/dy+x/y=0的通解——
套公式:x=Ce^(-∫ P(y)dy)=Ce^[-∫ (1/y)dy=Ce^(-ln|y|)=C|1/y|=C/y
注:因为C为任意常数,故而绝对值符号可去。
b.找出该方程的一个特解——
设特解x=u(y)e^(-∫ P(y)dy)=u(y)/y——其中u(y)为关于y的未知待定函数;
由1,dx/dy=d[u(y)/y]/dy=[u'(y)y-u(y)]/y^2;
将1,2代入原方程得:dx/dy+x/y=[u'(y)y-u(y)]/y^2+u(y)/y^2=u'(y)/y=2y+1;
由3,u'(y)=2y^2+y,则u(y)=2y^3/3+y^2/2+C'——其中C'为任意常数,为了方便,我们取C'=0;
综上求出该方程一个特解x=(2y^3/3+y^2/2)/y=2y^2/3+y/2。
c.将a中的通解与b中的特解相加即为该方程的通解——
解得x=2y^2/3+y/2+C/y——其中C为任意常数。
下次聊伯努利方程。
part 2 经济学概念——高鸿业
高鸿业《西方经济学》第三章:效用论——
引入了效用的概念——
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——
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。
序数效用论:无差异曲线分析方法——效用不可以具体度量,只能排序。
无差异曲线——
意义:在维持效用水平不变的前提下一种商品对另一种商品的替代程度;
一般形状:由边际替代率递减规律决定的无差异曲线是凸向原点的,这是无差异曲线的一般性状。
特殊形状——
a.完全替代品的情况
含义:完全替代品指两种商品之间的替代比例固定不变的情况。
特点:在完全替代的情况下,两商品之间的边际替代率MRS12就是一个常数,相应的无差异曲线是一条斜率不变的直线。
例子:对小明来说,三杯汽水x和两根冰棍y是无差异的,则对应的无差异曲线是斜率为-2/3的直线。
b.完全互补品的情况
含义:完全互补品指两种商品必须按固定不变的比例同时被使用的情况。
特点:相应的无差异曲线为直角形状。
例子:一副眼镜架y必须和两片镜片x一起使用,其效用曲线由相互垂直的两组直线构成。
今天就到这里。

