要说欧拉方程,这玩意儿简直就是个坑。一开始我是真迷茫,一搜“欧拉方程”,出来七八个长得都不一样,而且用在不同地方,把我整得是上火又头疼。
我为啥要搞懂这些“变形式”?
这事儿得从我那次跳槽说起。那时我刚辞了职,想找个搞模拟计算的活儿,简历投了几家,终于轮到了一家国企研究所面试。当时面试官问我,“你说说欧拉方程有几种类型,分别用在哪里?”
我当时那个自信,张嘴就来,说了个“常微分方程那个”,就是那个
\(x^2y'' + axy' + by = 0\)
长得像二阶齐次的。结果面试官直接笑场了,说,“小伙子,那是柯西-欧拉,搞流体力学那个你不知道吗?我们这儿主要用那个。”
我脸当时就红了,感觉裤子都被扒了,别提多丢人。那天面试肯定是挂了,回家我就发誓,必须把这个烂摊子给收拾干净,不然下次又得栽在这上面!
动手实践,分类整理的过程
我立马翻出了大学时候的书,一本本摊开在桌子上,把所有带“欧拉”俩字的公式全给扒拉了出来。
我决定不能靠死记硬背,必须按用途分类。我花了整整三个晚上,画了一个巨大的思维导图,才算彻底理顺了这个关系。
我的实践记录,就是把它们粗暴地分成了三大类:
这就是面试官说的那个“柯西-欧拉方程”。它的特征就是,系数里带着跟x的幂次一样的导数。我发现只要换个元,比如设\(x = e^t\),它立马就变回了我们熟悉的常系数方程,秒解!这个就是我们刚学微分方程时最常遇到的那个。
这个才是最吓人的,长得像个偏微分方程组。它主要管流体怎么动,比如水流、气流。我发现它的本质就是动量守恒、质量守恒和能量守恒这三条定律的数学写法。我把它们简化成“三大守恒”,一看到流体问题,我脑子里就直接跳出这个类型,知道该用哪个工具了。
这个叫“欧拉-拉格朗日方程”,跟前两个压根不是一回事,它是在找泛函的极值,说白了就是找那条最省事儿的曲线路径。我发现这东西专门用在搞控制、搞优化设计的地方。它的形式我总结出来就是,记住“F的偏导数”那套东西,遇到“最短”或者“最小”的问题,就是它出场了。
实现:不再迷茫
等我把这三板斧彻底理清楚,并写进我的实践笔记后,感觉世界都清爽了。下次再有人问我欧拉方程,我直接按这三大类给他一顿分类输出,条理清晰,再也不会像以前那样一团浆糊了。
所以说,实践出真知。光看书本定义没用,自己动手整理,按实际用途分类,才能真正把知识变成自己的工具。