Algunos antecedentes: estoy en el tercer año de pregrado. He completado dos cursos sobre Análisis Real (he estudiado $\epsilon$-$\delta$ definiciones de límite, continuidad, la diferenciabilidad, Reimann la integración y la topología básica de $\mathbb{R}$). Este semestre me he matriculado en nuestra primera ecuación diferencial curso.
Esta no es la primera vez que estoy estudiando DE. En la escuela secundaria, se estudió de primer orden de la educación a distancia: separación de variables, homogéneo DEs, lineales de primer orden DEs y de Bernoulli la ecuación diferencial. No fue un tema común en la solución de la mayoría de estos DEs, el autor de alguna manera manipular el DE llegar a una ecuación de la siguiente forma: $f(x)dx = g(y)dy$, entonces, iban a integrar ambos lados para obtener la solución. Nunca he entendido lo que la ecuación de $f(x)dx = g(y)dy$ significaba, pues, el único lugar donde nos presentaron a los símbolos $dx$ $dy$ fue la definición de derivada: $\dfrac{dy}{dx}$ y integraition $\int f(x)dx$. Tenga en cuenta que en estas definiciones, ni $dx$ ni $dy$ se produce en su propio por separado, que se producen con cada uno de los otros (en el caso de derivados) o con $\int f$ (en el caso de la integral). Como un estudiante de la escuela secundaria, yo nunca estaba satisfecho con esta forma de resolver los DEs, pero pronto me convencí de que esta era la correcta, ya que le parecía imposible de resolver ciertos DEs sin abusar de este tipo de notación. Y, muy a menudo, la DEs ya estaría en el formulario que contenga $dx$ $dy$ por separado.
Ahora, en el curso actual, yo estaba esperando que le podría enseñar un matemáticamente rigurosa forma de resolver los DEs, pero me ha decepcionado después de leer las primeras secciones de los libros recomendados. Los libros son Simmons' Ecuaciones Diferenciales con Aplicaciones y Notas Históricas y Ross' Ecuaciones Diferenciales.
En la sección 7, Simmons escribe:
El más simple de los tipos estándar es aquella en la que las variables son separables: $$\dfrac{dy}{dx} = g(x)h(y)$$As we know, to solve this we have only to write it in the separated form $dy/h(y) = g(x)dx$ e integrar ...
Del mismo modo, Ross también se utiliza $dy$ $dx$ libremente, sin definir lo que significan. En la sección 2.1, Ross escribe:
El diferencial de primer orden ecuaciones para ser estudiado en este capítulo pueden ser expresadas en el derivado de la forma $$\dfrac{dy}{dx} = f(x, y)$$ or the differential form $$M(x, y)dx + N(x, y)dy = 0$$
Por lo tanto, me gustaría hacer las siguientes preguntas:
¿Cuál es la definición rigurosa de $dx$$dy$?
¿Cómo llegamos a la conclusión de $\dfrac{dy}{dx} = k$ que $dy = k dx ?$
Desde entonces, hemos de integrar ambos lados después de llegar a la forma $f(x)dx = g(y)dy$, significa que el $f(x)dx$ $g(y)dy$ son integrables (posiblemente, Reimann) funciones? Si es así, ¿cómo se demuestra eso?
Lo que hace Ross decir por la forma diferenciada? Wikipedia me da algo relacionado con la geometría diferencial y cálculo multivariable, ¿qué tiene que ver esto con Odas?
¿Por qué todos los autores no se preocupan para definir $dx$? He visto pregrado textos sobre teoría de números que comienzan por la definición de divisibilidad, grad textos en el análisis de Fourier que definir lo que Reimann que significa la integración. Y, sin embargo, tenemos textos de introducción a las ecuaciones diferenciales ordinarias que no tienen suficiente contenido en algo que me parece ser uno de los método más común para resolver de primer orden las ecuaciones diferenciales ordinarias. ¿Por qué es esto así? Qué los autores asumen que el lector ha estudiado ya que en una anterior curso? Debo de haber estudiado en el curso de Análisis Real?
Por último, ¿hay algún libro de texto que toma un enfoque axiomático para la resolución de DEs? Entiendo que algunos autores quieren pasar más tiempo en el análisis de la motivación detrás de la DEs: su origen en la física, sus aplicaciones en la economía, etc. Pero creo que ya tiene suficiente motivación para estudiar DEs: en el primer año tuve que tomar la mecánica clásica, en la que he estudiado muchos tipos de DEs, incluidos los de segundo orden DEs para el oscilador armónico y yo también tuve que tomar la química cuántica en la que estudiaba ecuaciones en derivadas parciales como la clásica ecuación de onda y ecuación de Schrödinger. En Terry Tao de la lengua, creo que estoy allá de la pre-rigurosa fase de la DEs, y lo que yo esperaría de un curso de pregrado es un tratamiento axiomático de la asignatura. ¿Qué es un buen libro de texto que sirve para este propósito?
EDIT: tuve que ir a través de una pregunta similar. Pero yo no estoy buscando una manera completamente acabar con los llamados diferenciales $dx$ $dy$ , debido a, que podría hacer para solucionar determinados DEs muy difícil. Más bien, estoy en busca de una rigurosa teoría, que formaliza las operaciones de toma de $dx$ para el otro lado y la integración de ambos lados.