数学物理方程讲义

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出版者:高等教育出版社
作者:姜礼尚
出品人:
页数:239
译者:
出版时间:2007-4
价格:14.20元
装帧:
isbn号码:9787040207477
丛书系列:
图书标签:
  • 数学
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具体描述

《数学物理方程讲义(第3版)》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。第一版在第二届全国高等学校优秀教材评选中获国家教委一等奖。第三版保持了原有特色,增加了一些在当前偏微分方程应用中十分有用的材料,其中特别是有关具有非负特征的二阶偏微分方程的Fichcra理论的基本内容,此外增加了用镜像法求解热传导方程第三边值问题的内容。根据教学需求把基础内容尽可能交待得透彻一些,把应用部分尽可能多展开一些,把具体推演简化、精练一些,力求做到使教师便于教,学生便于学。

《数学物理方程讲义(第3版)》适合作为数学类专业的教材,也可供相关研究人员参考。

波动现象的数学描绘:理论、应用与前沿探究 一、引言:自然界中的振动与波 宇宙万物,从宏观到微观,无不充斥着波动现象。声波的传播、光线的折射与反射、水面的涟漪、乃至量子力学中粒子的概率波,无一不是自然界基本规律的体现。理解这些现象的本质,需要强有力的数学工具。本书并非侧重于介绍特定学科领域的基础知识,而是致力于深入探讨如何运用微分方程这一核心数学语言,精确地建模、分析并求解描述各类波动、扩散、稳态等物理过程的数学模型。我们旨在为读者构建一个坚实的理论框架,使其能够跨越具体物理背景的限制,掌握处理偏微分方程(PDEs)的普适方法论。 本书的视角是高度数学化的,它聚焦于经典物理学中最核心的三大基础偏微分方程——波动方程(Wave Equation)、热传导方程(Heat Equation,或称扩散方程)和拉普拉斯方程(Laplace's Equation,或称泊松方程)。我们将从一维到三维空间,系统地探讨这些方程的物理背景、数学结构、适用的求解技术,以及它们在不同边界条件和初始条件下的行为特征。 二、核心方程的解析构造与经典解法 1. 波动方程:时空中的传递 波动方程,描述了弹性介质中的机械振动、电磁场的传播等瞬态过程。本书将详细剖析其数学结构:一个二阶线性双曲型偏微分方程。 分离变量法(Separation of Variables): 这是求解具有规则几何形状(如矩形、圆形、球形)区域内波动问题的经典且强大的技术。我们将详述如何通过傅里叶级数和傅里叶变换(在特定情况下)将原有的偏微分方程转化为一组常微分方程(ODEs),从而得到精确的解析解。重点分析特征值问题(Sturm-Liouville理论)在确定系统固有频率和模式中的关键作用。 达朗贝尔公式(D'Alembert's Solution): 针对无限长一维弦的经典解法,我们将追溯其推导过程,并探讨其背后的物理意义,特别是波速的概念以及解的稳定性。 格林函数方法(Green's Function): 针对非齐次问题,格林函数作为“脉冲响应”的数学工具,将复杂源项下的响应分解为无穷多个基本点的叠加。我们将介绍如何构造并应用格林函数来求解具有任意源项的波动问题。 2. 热传导方程:时间的演化与稳态趋近 热传导方程描述了能量(如热量)在介质中的扩散过程,是抛物型偏微分方程的代表。它本质上是一个一阶时间演化方程,反映了系统趋于热平衡的物理趋势。 稳态解与瞬态解: 我们将区分方程的瞬态解(依赖于时间演化)和稳态解(时间导数为零,退化为拉普拉斯方程)。 傅里叶热传导定律的数学表述: 深入探讨热扩散系数的作用,以及初值条件(初始温度分布)如何决定后续的温度演变路径。 半无限大区域问题: 针对热源作用于半无限大空间的典型问题,将介绍利用相似解法或误差函数(erf)相关的解的构造,这是处理非周期性或半无限边界条件的有效途径。 3. 拉普拉斯与泊松方程:平衡态与势场 这是椭圆形偏微分方程的典范,描述了不随时间变化的物理量分布,如静电势、稳态流速势或弹性体中的位移。泊松方程是拉普拉斯方程的非齐次形式,包含了源项(如电荷密度)。 最大值原理(Maximum Principle): 这是椭圆形方程一个极其重要的性质,它限制了解的取值范围,对解的存在性和唯一性证明至关重要。 调和函数(Harmonic Functions): 深入探讨拉普拉斯方程的解——调和函数的性质,例如平均值性质。 电势与电荷分布: 以静电学为例,详细解析泊松方程在确定势场分布中的应用,并讨论在特定边界条件(如导体表面)下的解的唯一性。 三、高级分析工具与方法论 为了应对更复杂的几何形状和边界条件,本书将超越最基本的变量分离法,引入更具普适性的分析技术。 傅里叶变换与拉普拉斯变换: 重点阐述这些积分变换如何将偏微分方程转化为易于求解的代数方程(在变换域内),特别是当问题涉及无限区域或周期性边界条件时。 分离变量法的推广——施图姆-刘维尔理论: 强调该理论不仅适用于直角坐标系,还适用于柱坐标系和球坐标系下的特征值分解,这是理解贝塞尔函数和勒让德多项式等特殊函数来源的关键。 非齐次问题的构造性解法: 深入探讨格林函数在三维问题中的构造及其在亥姆霍兹方程(波动方程的波数域形式)中的应用。 四、数学物理方程的物理应用与拓展现景 本书的价值不仅在于展示如何解方程,更在于理解这些解如何映射到真实的物理世界。我们将简要回顾这些方程在不同物理分支中的具体表现,而不深入探讨特定分支的物理细节: 电磁场理论: 麦克斯韦方程组在无源、无耗散情况下的简化形式与波动方程的联系。 流体力学: 黏性流体的扩散过程与热传导方程的相似性。 量子力学基础: 薛定谔方程(特别是定态薛定谔方程)与拉普拉斯方程在描述势阱中粒子能级结构上的对应关系。 五、结论:从精确解到数值模拟的桥梁 本书旨在为读者提供处理线性偏微分方程的精确解析工具箱。对于那些无法通过初等函数表达其解的复杂问题,掌握了精确解法的基本原理和分析工具,将为后续学习和应用数值方法(如有限元法、有限差分法)打下不可或缺的理论基础。理解方程的物理本质和数学结构,是实现从理论建模到工程应用跨越的关键一步。

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读后感

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用户评价

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初次接触《数学物理方程讲义》,便被其深邃的知识体系和严谨的逻辑结构所吸引。书中的每一个章节都如同精心雕琢的艺术品,将复杂的数学概念以一种令人信服的方式呈现出来。作者在梳理基础知识时,并未流于表面,而是深入剖析了各类方程的物理背景和数学本质,例如,在讲解波动方程时,作者不仅详细推导了弦振动、声波传播等经典模型,还特别强调了多维波动方程的解法及其在电磁学、量子力学中的应用,这无疑极大地拓展了读者的认知边界。书中对于边界条件和初始条件的讨论也尤为细致,作者通过大量的实例,清晰地阐述了不同边界条件对解的性质产生的关键影响,并且对不同问题的适定性进行了深入分析,这对于理解物理系统的行为至关重要。更值得称赞的是,本书的数学推导过程严谨而详尽,每一步都力求清晰明了,没有丝毫含糊之处,即使是对于那些数学功底相对薄弱的读者,也能通过循序渐进的学习,逐步掌握复杂的数学工具。作者在引入一些高级方法时,如特征函数展开法,不仅给出了完整的证明,还深入探讨了其收敛性和实际应用,展现了作者深厚的数学素养。读完这本书,你会由衷地感叹数学在描述和理解自然界中的强大力量,这本书无疑是通往数学物理世界的一扇绝佳窗口。

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一本期待已久的数学物理方程教材终于到手,迫不及待地翻开,首先映入眼帘的是那严谨而清晰的排版,字里行间流露出作者深厚的学术功底和对教学的细致考量。从目录上看,这本书涵盖了数学物理方程的经典内容,诸如波动方程、热传导方程、拉普拉斯方程及其各种边值问题和初值问题,更令人惊喜的是,书中还穿插了一些现代数学物理研究中的热点方向,为读者打开了更广阔的视野。作者在讲解过程中,不仅注重理论的推导,更不忘结合实际应用,将抽象的数学模型与物理现象紧密联系起来,使得学习过程不再枯燥乏味,而是充满了探索的乐趣。书中对各种解法,如分离变量法、格林函数法、傅里叶变换、拉普拉斯变换等,都进行了深入浅出的阐述,并且配以大量精心设计的例题,这些例题难度适中,既能巩固所学知识,又能激发读者独立思考的能力。我特别欣赏书中对数学工具的选择和应用,作者巧妙地运用了各种积分变换和特殊函数,将复杂的问题化繁为简,展现了数学的强大力量。此外,本书的参考文献也十分详实,为有志于深入研究的读者提供了宝贵的指引。整体而言,这是一本集理论深度、应用广度和教学艺术于一体的优秀教材,无论你是初学者还是有一定基础的研究者,都能从中受益匪浅。

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我一直对数学物理方程在描述自然现象中的作用深感着迷,而这本《数学物理方程讲义》,无疑是满足我这种求知欲的最佳选择。作者以其深厚的学术功底和独特的教学视角,将数学物理方程的复杂世界变得清晰而易懂。在讲解分离变量法时,作者不仅仅是展示解题步骤,更重要的是剖析了该方法的思想精髓,以及在不同方程和不同边界条件下的适用性。书中通过大量的实例,如一维、二维甚至三维的波动方程、热传导方程、拉普拉斯方程等,详细演示了如何运用分离变量法来求解各类初边值问题,并且对解的性质进行了深入的探讨。我尤为欣赏书中对傅里叶变换和拉普拉斯变换在求解偏微分方程中的应用,作者不仅阐述了这些变换的数学原理,还展示了如何利用它们来处理无限区域或半无限区域的问题,以及带有任意初始条件和边界条件的问题。书中还对格林函数法进行了深入的介绍,并展示了如何利用格林函数来求解各种边界值问题,这对于理解物理场的分布具有重要意义。这本书不仅是学习数学物理方程的宝贵参考,更是培养严谨数学思维和解决实际问题能力的极佳教材。

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翻开《数学物理方程讲义》,扑面而来的是一股严谨而又充满活力的学术气息。作者在构建知识体系时,展现了非凡的洞察力,将那些看似相互独立的数学工具巧妙地串联起来,形成了一个和谐而有机的整体。书中的每一章节都如同精心布局的棋局,步步为营,逻辑清晰,引人入胜。在讲解分离变量法时,作者不仅给出了通用的求解框架,还针对不同方程的特点,设计了多个具有代表性的例题,涵盖了各种常见的边界条件和初始条件,使得读者能够深刻理解该方法的精髓。更令人称道的是,作者在引入傅里叶变换和拉普拉斯变换时,不仅详尽阐述了它们在求解偏微分方程中的强大威力,还深入探讨了它们的收敛性、性质以及与信号处理、量子力学等领域的紧密联系,这无疑为读者打开了更广阔的视野。书中对多维问题和复杂几何区域的讨论也十分到位,作者巧妙地运用了球坐标、柱坐标等变换,将问题转化为更容易处理的形式。我特别欣赏书中对格林函数法的介绍,作者不仅给出了格林函数的构造方法和性质,还展示了如何利用它来解决各种边界值问题,其系统性和完整性令人叹为观止。

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手中这本《数学物理方程讲义》如同一个严谨而富有逻辑的向导,带领我在数学物理的海洋中航行。作者在对经典方程如波动方程、热传导方程、拉普拉斯方程等进行讲解时,不仅详尽阐述了其数学形式和物理背景,更别出心裁地引入了各种求解方法,并对这些方法的适用范围和优缺点进行了深入的比较分析。例如,在讲解热传导方程时,作者系统地介绍了分离变量法、傅里叶变换法以及格林函数法,并对每种方法的适用条件和求解过程进行了详细的推导和演示,这使得读者能够根据具体问题灵活选择最合适的求解策略。书中对边界条件的处理也极其精妙,作者通过大量的实例,阐明了齐次边界条件、非齐次边界条件以及混合边界条件对解的影响,并展示了如何利用傅里叶级数、傅里叶积分等方法来解决带有非齐次边界条件的初边值问题。我尤为欣赏书中对特殊函数,如贝塞尔函数、勒让德多项式等的介绍,作者不仅详细推导了它们的性质和递推关系,还阐明了它们在解决实际物理问题中的重要作用,如柱坐标系下的波动方程和拉普拉斯方程的求解。这本书的深度和广度都令人印象深刻,是任何对数学物理感兴趣的人士的必备读物。

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作为一名对数学物理领域充满好奇的学习者,我欣喜地发现了这本《数学物理方程讲义》。它的出现,无疑为我打开了一扇通往更深层理解的大门。作者在介绍基础方程时,并未止步于抽象的数学表达式,而是巧妙地将其与具体的物理场景相结合,使得抽象的概念变得生动形象。例如,在讲解波动方程时,作者从弦的振动模型出发,细致地推导了波动方程,并深入探讨了不同边界条件(如固定端、自由端)对振动模式的影响,以及如何利用傅里叶级数展开来得到方程的解。书中对分离变量法和傅里叶变换的讲解,都具有极高的参考价值,作者不仅给出了严谨的数学推导,还着重强调了这些方法在实际物理问题中的应用,使得学习者能够深刻理解数学工具的强大之处。我特别赞赏书中对多维方程的处理,作者熟练运用球坐标、柱坐标等坐标变换,将复杂的问题转化为更易于处理的形式,并详细介绍了如何求解三维波动方程、热传导方程和拉普拉斯方程。此外,书中对特殊函数,如贝塞尔函数和勒让德多项式,在求解径向对称问题中的应用,也进行了详尽的阐述。这本书的系统性、严谨性和启发性都令人印象深刻。

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这本《数学物理方程讲义》的编排方式令人耳目一新,它并非简单地罗列公式和定理,而是将教学的艺术融入其中,让学习过程充满了启发性。作者在引入新的数学工具或解法时,总是先从其产生的历史背景或物理需求出发,让读者理解“为何”需要这个方法,然后再深入讲解“如何”使用,这种“情境化”的教学方式极大地激发了读者的学习兴趣和探索欲望。书中对各种方程的分类和讨论也极具条理,从最基础的一维方程到复杂的多维方程,再到各种特殊方程,循序渐进,层层递进,确保读者能够扎实地掌握每一个知识点。我特别喜欢书中关于解的性质讨论的部分,作者不仅仅满足于给出方程的解,更深入地分析了这些解的物理意义、存在的唯一性以及稳定性等重要特性,这对于培养读者的批判性思维和深入理解物理现象至关重要。例如,在讨论热传导方程的解时,作者详细阐述了最大值原理,并以此证明了解的唯一性,这种细致的论证过程,无疑能够帮助读者建立起严谨的数学认知。此外,本书的语言风格也十分独特,既有学术的严谨,又不失文学的流畅,读起来令人倍感亲切。

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拿到《数学物理方程讲义》,仿佛获得了一把开启数学物理之门的钥匙,它以其独特的视角和深厚的学识,引导我一步步探索数学世界的奥秘。作者在介绍波动方程、热传导方程、拉普拉斯方程等经典方程时,不仅仅停留在其形式和解法上,更深入地挖掘了它们所蕴含的物理思想和数学结构。书中对于分离变量法的阐述,不仅仅是推导过程的呈现,更侧重于解释为何该方法能够奏效,以及在不同物理场景下的适用性。作者通过对弦振动、杆传热等具体问题的细致分析,展现了如何巧妙地选取分离变量,如何处理好边界条件和初始条件,使得整个解题过程既严谨又富有启发性。我特别喜欢书中关于傅里叶级数和傅里叶变换在求解边值问题中的应用,作者不仅清晰地阐述了傅里叶展开的理论基础,还展示了如何利用它来处理各种边界条件,从而得到方程的精确解。此外,书中对其他重要数学工具,如格林函数、本征函数展开等,也进行了深入浅出的介绍,并结合大量实例,说明了它们在解决各类数学物理问题中的强大能力。这本书的深度和广度兼备,对于任何希望深入理解数学物理方程的读者来说,都将是一笔宝贵的财富。

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《数学物理方程讲义》这本书,如同一位经验丰富的导师,以其循循善诱的讲解风格,引领我深入理解数学物理方程的精髓。作者在处理每一个方程时,都力求从最基础的物理模型出发,逐步构建起严谨的数学框架。例如,在讲解热传导方程时,作者首先从能量守恒和傅里叶热传导定律出发,推导出一维热传导方程,并在此基础上,详细讨论了各种边界条件(如齐次狄利克雷条件、齐次诺依曼条件、混合边界条件)以及初始条件对解的影响。书中对分离变量法的运用,被作者演绎得淋漓尽致,每一个步骤都力求清晰明了,并且通过大量例题,展示了该方法在不同几何形状和不同边界条件下的应用。我尤其欣赏书中对傅里叶变换及其在解决非周期性问题中的应用,作者不仅详细推导了傅里叶变换的性质,还展示了如何利用它来求解半无限长区域或全空间上的热传导方程和波动方程。此外,书中对拉普拉斯方程和泊松方程的讨论也极为详尽,作者不仅介绍了它们在静电学、引力学等领域的应用,还深入探讨了利用格林函数法和特征函数展开法求解边值问题的方法。这本书的理论深度和实践应用性都非常出色,是深入学习数学物理的必备教材。

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这本《数学物理方程讲义》绝对是我近年来读过的最令人印象深刻的学术著作之一。作者在构建知识体系时,展现了卓越的洞察力和系统性,将数学物理方程的核心概念、经典方法和前沿进展有机地结合在一起。书中对分离变量法的讲解,堪称教科书级别的典范,作者不仅详细推导了该方法的通用框架,还针对不同类型的方程,如一维、二维、三维的波动方程、热传导方程、拉普拉斯方程,设计了多个具有代表性的例题,涵盖了各种常见的边界条件和初始条件,使得读者能够深刻理解该方法的精髓。我特别欣赏书中对傅里叶变换和拉普拉斯变换在求解偏微分方程中的应用,作者不仅清晰地阐述了这些变换的数学原理,还深入探讨了它们的收敛性、性质以及在物理学、工程学等领域的广泛应用,这无疑为读者打开了更广阔的视野。此外,书中对格林函数法、本征函数展开法等高级求解方法也进行了深入浅出的介绍,并结合大量实例,展示了它们在解决各类数学物理问题中的强大能力。这本书的深度和广度都令人印象深刻,是任何对数学物理感兴趣的学子和研究人员的必备读物。

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姜老爷子写书的语言风格那是真的统一,一句废话都没有...

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人手一本的度过了上学期 自己却还没太清楚

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姜老爷子写书的语言风格那是真的统一,一句废话都没有...

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很薄很强大,但是感觉不如周蜀林的那本书好,这本书太过于古典,解法讲了很多,解的估计讲的也可以,但是把波动方程放到第一个要讲的方程感觉不是很好,按 Possion方程、抛物方程、波动方程顺序感觉好一点,毕竟Possion方程才是“最重要”的,讲后面的学时不够讲不清楚的。

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pde 学到现在就心酸了。。。

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