・微分方程式の「微分」とは、変化のことです。我々の日常生活には、いつも変化があります。その変化を方程式にすることで、全体像を明らかにしていくのが微分方程式の目的です(p3)
・微分方程式は、いままで学んできた方程式とは違って、解は値ではなく、関数になる(p10)
・微分方程式を立て、元の関数を求めることによって、その自然現象のメカニズムを調べることができる(p14)
・F=maとニュートンの運動方程式は表現されるが、加速度aは速度vを時間tで微分したものなので、F=m x dv/dt、F=m x d2x/dt2となる(p16)
・微分方程式を使えば、現在から未来を予測し、過去を分析するこができます。具体的には、人口の未来と過去を知ることができる。死亡推定時刻を推定できる(p19)
・ある地域にすむ人の時刻tにおける人口 x(t)は、出生数 aと死亡者数 bが人口 xに比例するとすると、出生率 a/x、死亡率 b/xとなる。これっより、人口の成長率λ=(a-b)/xとなる。人口の変化は、人口の成長率λに人口xをかけてものに等しいので、dx/dt=λxとなる。(p20)
・死亡推定時刻は、時刻t、外気温=To(一定)とすると、外気にさらされた物体の温度Tは、ニュートンの冷却モデルにより、dT/dt=-k(T-T0)となる(p21)
・二回微分すると、元の関数の負の定数倍になるので、元の関数は三角関数と予測できる(p24)
・微分方程式を解くことで一般的な関数の形が決まり(一般解)、初期条件を与えることで、関するを求める(特殊解)ことができる(p28)
・高校の物理では、速度や落下距離の関数は公式として学習するが、微分方程式を利用することで、加速度から速度や落下距離を求めることができる(p41)
・運動方程式を立てるときは、物体がはじめに動く方向に矢印の向きをとる(p44)
・dP(t)/dt=λP(t)、このように微分したものが、元の関数P(t)と比例定数λの積で表されるとき、変数分離形微分方程式といい、その解は、P(t)=P0 x exp(λt)となる。マルサスの法則(バクテリアの増殖)はこれに当てはまる(p50、73)
・放射性物質の崩壊の場合は、dN(t)\dt=-λN(t)である。この一般解は、N(t)=Ax exp (-λT)となる(p65)
・フェルフルストの考慮した人口増加率は、想定する最大人口と現在人口との差の割合によって抑制されるというもの。dP(t)/dt=λ x P(t)x(1-P(t)/Pmax)(p87)
・電流とは、単位時間当たりに通過する電荷量を表す、i(t)=dq(t)/dtで表される(p136)
・自由振動の解は、x(t)=Acos(wt+α)であるが、加法定理を使うと、x(t)=A(coswtcosα-sinwtsinα)=Acosαcoswt-Asinαsinwt=C1coswt+C2sinwtとなる(p162)
・減衰振動とは、自由振動に速度に比例した抵抗がかかると考える。m x d2x/dt2=-kx-cvと表現できる(p164)
・独立変数が2つ以上あるときは、偏微分方程式となる(p178)