数学方程有什么好解的?( 五 )


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在绝大多数情况下,写出解的公式是没有希望的事情 。一个著名的例子是三体问题∶给出空间里的三个运动的物体(质点),并设它们以引力互相吸引,问它们会怎样继续运动?用牛顿定律可以写出描述这一情况的微分方程 。对于两个运动着的物体,牛顿解出了相应的方程,并由此解释了为什么行星绕太阳沿椭圆轨道运动,但是对于三个或更多的物体,这些微分方程被证明是非常难解的 。现在已经知道了,这种难解的情况有很深刻的理由∶这时,这些微分方程会导致混沌性态 。然而 , 这就打开了研究混沌和稳定性这些非常有趣的问题的大道 。
有时候,有方法证明解是存在的,哪怕这些解不能容易地确定下来 。这时 , 可以不要求得到精确的公式,而只希望得到一般的描述 。例如,如果这个方程有着时间依赖性(例如热方程和波方程就都有),人们就会问,解是否随时间而衰减、爆破,或者大体上不变?这些更加定性的问题称为渐近性态问题,有一些技巧来回答这一类的某些问题,尽管没有显式公式把解给出来 。
【数学方程有什么好解的?】和丢番图方程的情况一样,偏微分方程包括非线性偏微分方程中有一些特殊而又重要的类,可以把解准确地写出来 。这就给出了一种非常不同的研究风格∶人们又一次关注于解的性质,但是这一次是本性上更加代数化的性质,就是说,解的公式将要起更重要的作用 。

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