首先说明。。本贴需要一些基础知识~eg:导数,微分,定积分的定义及一般求法(套公式的那种),微分方程定义,部分物理公式(维基即可得知)etc。。毕竟是【物理用微积分】~~另。。本贴比较简单。。大神勿喷~~【大雾】
以下,给出几种微积分的应用
一,微元法【姑且让我这样说吧】
让我用例子来说明吧~~
圆盘对于圆心转动惯量求法:
确定表达式I=mr²,自变量r→确定微元dI=dmr²=2πσr³dr→积分得到答案。
二,分离变量法解微分方程
继续例子~~
物体受阻力f=kv初速度为v_0,求运动方程。
首先,列式:mdv/dt=kv→分离变量:mdv/v=kdt→两边同时积分得到答案。
三,特殊微分方程通解
1, C_1f+f'=C_2【这个可以分离变量~】通解:f=C_2(1-e∧(-C_1x))
2,f"+Cf=0【某大神给出的证明用了复值函数。。这里就不抄过来了~~】通解:f=Acos(ωt+φ)(ω=√C)
现在我们可以列出积分式了~~
大部分时候接下来就可以无脑套公式了~~但是如果不能呢?
接下来就介绍几种积分神器:
1,三角换元积分法
如果你辛辛苦苦列好了式子,却发现那个刺眼的根号怎么也消不掉,怎么办呢~三角换元闪亮登场~~
先给两个三角恒等式:
cos²x=1-sin²x
1+tan²x=1/cos²x=sec²x
怎么样?能去根号了吧~~
接下来就当思考题了~~什么情况下用哪个换元呢?【其实是楼主偷懒了~~
】
换了元后一般就好办了嘛~~接下来就是三角积分了~~
例:∫x/√(1-x²):令x=sinu,则dx=cosudu带入得原式=∫sinudu,积分后回代就是了~
但是。。注意了。。三角积分有时候也不是那么好积的。。【这个我就不多说了。。再说就离题了。。遇到了再度萌一下吧~~】
2,部分分式法
这个。。思路就是把分母降次~好处就是有时计算简单~直接上例子吧~
∫1/(1-x²)=∫1/(1-x)+∫1/(1+x)=ln(1+x)-ln(1-x)
注:本例也可用三角换元。。但是。。如上所说。。三角积分不是那么简单的。。【乃可以自己试下~~】
会了这些~一般就够了~接下来给几道经典例题~~
1,一烟囱倒下,求断裂处位置。(需转动力学知识)
2,求半球质心位置。
3,一轻绳绕一杆n圈,已知μ,求平衡时两端拉力之比范围。
4,求电容充电时II