微积分

一.可分离变量的一阶微分方程 如果能够把一阶微分方程中所有关于 $y$ 的部分 (包括 $\mathrm{d}y$) 放在一边, 所有关于 $x$ 的部分 (包括 $\mathrm{d}x$) 放在另一边, 则该微分方程被称为是可分离变量的. 例如, 方程 $\mathrm{dy}/\mathrm{dx} = ky$ 可重新整理为 $$ \frac{1}{ky}\mathrm{d}y = \mathrm{d}x, $$ 就是可分离变量的。 然后继续计算的方法就是两遍加积分号求积分。然后再整理求得 $y$。 最终求得的全解，可能会包含一些常数变量。 如果在题干中，涉及到初值时，还是使用以上的求解方法，最后将初值代入求得的全解中，就可以得到未知常数$C$了。 二.一阶线性方程的求解 1.前言 形如 $$ \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}+p(x)y = q(x) $$ 其中 $p$ 和 $q$ 是关于 $x$ 的函数，这样的方程就称为一阶线性微分方程， 它可能不是可分离变量的, 甚至连线性看起来也不很明显! 例如, $$ \frac{\mathrm{d} y}{\mathrm{~d} x}+6 x^{2} y=\mathrm{e}^{-2 x^{3}} \sin (x) $$ 就不像是线性的, 然而这个方程确实是一阶线性的, 因为 $y$ 和 $\mathrm{d}y/\mathrm{d}x$ 的幂次都是 1. 而方程 $$ \frac{\mathrm{d} y}{\mathrm{~d} x}+6 x^{2} y^{3}=\mathrm{e}^{-2 x^{3}} \sin (x) $$ 不是一阶线性的, 因为 $y^3$ 不是 $y$ 的一次...

常系数微分方程的形式如下 $$ a_{n} \frac{\mathrm{d}^{n} y}{\mathrm{~d} x^{n}}+\cdots+a_{2} \frac{\mathrm{d}^{2} y}{\mathrm{~d} x^{2}}+a_{1} \frac{\mathrm{d} y}{\mathrm{~d} x}+a_{0} y=f(x) $$ 其中$a_n,\ldots,a_1,a_0$知识一些普通的常实数，左边式子中$\frac{\mathrm{d}^{n} y}{\mathrm{~d} x^{n}}$，代表的是$y$的$n$阶导数。

以下公式来源于South Caolina 1.$\frac{1}{1-x}$ $$ \begin{aligned}\frac{1}{1-x} &=\quad1+x+x^{2}+x^{3}+x^{4}+\ldots \\&=\quad\sum_{n=0}^{\infty} x^{n}\end{aligned} $$ 当为几何级数时。只需将$x$视为$r$ $x\in (-1,1)$ 2. $e^x$ $$ \begin{aligned}e^{x}\quad &=\quad 1+x+\frac{x^{2}}{2 !}+\frac{x^{3}}{3 !}+\frac{x^{4}}{4 !}+\ldots \\&=\quad\sum_{n=0}^{\infty} \frac{x^{n}}{n !}\end{aligned} $$ 3.$\cos{x}$ $$ \begin{aligned}\cos x\quad &=\quad1-\frac{x^{2}}{2 !}+\frac{x^{4}}{4 !}-\frac{x^{6}}{6 !}+\frac{x^{8}}{8 !}-\ldots \\&=\quad\sum_{n=0}^{\infty}(-1)^{n} \frac{x^{2 n}}{(2 n) !}\end{aligned} $$ 4.$\sin{x}$ $$ \begin{aligned}\sin x \quad &=\quad x-\frac{x^{3}}{3 !}+\frac{x^{5}}{5 !}-\frac{x^{7}}{7 !}+\frac{x^{9}}{9 !}-\ldots \\&=\quad \sum_{n=1}^{\infty}(-1)^{(n-1)} \frac{x^{2 n-1}}{(2 n-1) !} \stackrel{\text { or }}{=} \sum_{n=0}^{\infty}(-1)^{n} \frac{x^{2 n+1}}{(2 n+1) !}\end{aligned} $$ 5.$\ln{(1+x)}$ $$ \begin{aligned}\ln (1+x)\quad &=\quad x-\frac{x^{2}}{2}+\frac{x^{3}}{3}-\frac{x^{4}}{4}+\frac{x^{5}}{5}-\ldots \\&=\quad\sum_{n=1}^{\infty}(-1)^{(n-1)} \frac{x^{n}}{n} \stackrel{\text { or }}{=} \sum_{n=1}^{\infty}(-1)^{n+1} \frac{x^{n}}{n}\end{aligned} $$...