将运动学微分方程改写成微分形式,从初始时刻开始到任意时刻对时间做定积分,就可以得到位置或速度与时间的依赖关系。 ![]() 在《获取物体的运动学量》和《求解运动学微分方程:原函数法》中,我们分别从物理和数学两个层面出发,讨论了如何利用实测结果获取物体的位置与时间的函数关系。容易验证,这两种方法得到的结果是一致的。为了做这个验证,重新写下求解运动学微分方程所得到的数学结果: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 其实,从物理层面出发得到的定积分结果也可以直接从数学层面出发导出。为了证实这一点,写下速度与加速度的定义式经过改写后的微分形式: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 我们看到,无论是原函数法还是定积分法,所得到的结果是相同的。这显示无论用什么方法去求解运动学微分方程,只要给定了初始条件,最终都会得到一个唯一的物理结果。在数学上,这个特点被称为微分方程的解的唯一性定理。 由于微分方程的解是唯一的,因此,在求解物理学的微分方程时,可以用任何一种方法去求解,这种方法可能是简便的,也可能是我们熟悉的。在决定用某种方法去求解时,无需顾忌采用不同的方法所得到的结果是否会不一致。由于这个原因,今后在求解类似的微分方程时,会视具体问题的实际情况而采用不同的方法。 |
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