內容簡介
《數學物理方法》主要介紹了三類典型數學物理方程定解問題的多種求解方法。全書重點講解了
分離變數法、行波法和Green函式法三種基本的解析方法,及差分法和有限元方法兩類數值算法,並詳細介紹了求解離散方程——
線性方程組的直接解法和疊代解法。全書共分為八章,第一章是方程的導出和定解問題;第二章一第四章分別介紹了求解數學物理方程定解問題的行波法、分離變數法和Green函式法;第五章和第六章是關於差分法和有限元方法的介紹;第七、第八章分別介紹了求解線性方程組的直接法和疊代法。書中配有形式多樣的習題,並附有答案和提示。《數學物理方法》內容豐富完整,嚴密性與實用性並重,具有深入淺出、清晰易懂的特點,符合21世紀人才培養的目標,可作為理工科高等院校相關專業研究生、本科生的教材或參考書目使用.也可供相關工程技術人員參考。
圖書目錄
第1章矢量分析與場論初步
1.1矢量函式及其導數與積分
1.1.1矢量函式
1.1.2矢量函式的極限與連續性
1.1.3矢量函式的導數和積分
1.2梯度、散度與旋度在正交曲線坐標系中的表達式
1.2.1直角坐標系中的“三度”及Hamilton運算元
1.2.2正交曲線坐標系中的“三度”
1.2.3“三度”的運算公式
1.3正交曲線坐標系中的Laplace算符、Green第一和第二公式
1.4運算元方程
第2章數學物理定解問題
2.1基本方程的建立
2.1.1均勻弦的微小橫振動
2.1.2均勻膜的微小橫振動
2.1.3傳輸線方程
2.1.4電磁場方程
2.2定解條件
2.2.1初始條件
2.2.2邊界條件
2.3定解問題的提法
2.4.1兩個自變數方程的分類與化簡
2.4.2常係數偏微分方程的進一步簡化
2.4.3線性偏微分方程的疊加原理
3.1(1+1)維齊次方程的分離變數法
3.1.1有界弦的自由振動
3.1.2有限長桿上的熱傳導
3.22維Laplace方程的定解問題
3.3高維Fourier級數及其在高維定解問題中的套用
3.4非齊次方程的解法
3.4.1固有函式法
3.4.2衝量法
3.4.3特解法
3.5非齊次邊界條件的處理
4.1二階常微分方程係數與解的關係
4.2二階常微分方程的級數解法
4.2.1常點鄰域內的級數解法
4.2.2正則奇點鄰域內的級數解法
4.3Legendre方程的級數解
4.4Bessel方程的級數解
4.5Sturm?Liouville本徵值問題
第5章特殊函式(一)Legendre 多項式
5.1.1Laplace方程
5.1.2Helmholtz方程
5.2Legendre 多項式及其性質
5.2.1Legendre多項式的導出
5.2.2Legendre多項式的性質
5.3Legendre多項式的套用
5.4一般球函式
5.4.1關聯Legendre函式
5.4.2球函式
第6章特殊函式(二)Bessel函式
6.1Bessel函式的性質及其套用
6.1.1柱函式
6.1.2Bessel函式的性質
6.1.3修正Bessel函式
6.1.4Bessel函式的套用
6.2球Bessel函式
6.3柱面波與球面波
6.3.1柱面波
6.3.2球面波
6.4可化為Bessel方程的方程
6.5其他特殊函式方程簡介
6.5.1Hermite多項式
6.5.2Laguerre多項式
第7章行波法與積分變換法
7.1一維波動方程的d′Alembert公式
7.2三維波動方程的Poisson公式
7.3Fourier積分變換法求定解問題
7.3.1預備知識——Fourier變換及性質
7.3.2Fourier變換法
7.4Laplace變換法解定解問題
7.4.1Laplace變換及其性質
7.4.2Laplace變換法
第8章Green函式法
8.1引言
8.2Poisson方程的邊值問題
8.2.1Green公式
8.2.2解的積分形式——Green函式法
8.2.3Green函式關於源點和場點是對稱的
8.3Green函式的一般求法
8.3.1無界區域的Green函式
8.3.2用本徵函式展開法求邊值問題的Green函式
8.4用電像法求某些特殊區域的Dirichlet?Green函式
8.4.1Poisson方程的Dirichlet?Green函式及其物理意義
8.4.2用電像法求Green函式
*8.5含時間的定解問題的Green函式
第9章變分法
9.1泛函和泛函的極值
9.1.1泛函
9.1.2泛函的極值與泛函的變分
9.1.3泛函取極值的必要條件——Euler方程
9.1.4複雜泛函的Euler方程
9.1.5泛函的條件極值問題
9.1.6求泛函極值的直接方法——Ritz方法
9.2用變分法解數學物理方程
9.2.1本徵值問題和變分問題的關係
9.2.2通過求泛函的極值來求本徵值
9.2.3邊值問題與變分問題的關係
*9.3與波導相關的變分原理及近似計算
9.3.1共振頻率的變分原理
9.3.2波導的傳播常數γ的變分原理
9.3.3任意截面的柱形波導管截止頻率的近似計算
第10章積分方程的一般性質和解法
10.1積分方程的概念與分類
10.2積分方程的疊代解法
10.2.1第二類Volterra方程的疊代解法
10.2.2第一類Volterra方程的疊代解法
10.2.3第二類Fredholm方程的疊代解法
10.2.4疊核、預解核
10.3退化核方程的求解
10.4弱奇異核的Abel方程的解法
10.5對稱核的Fredholm方程
10.6微分方程與積分方程的聯繫
10.6.2微分方程的本徵值問題與對稱核積分方程的聯繫
參考文獻