Partial Differential Equations of Mathematical Physics and Integral Equations

Partial Differential Equations of Mathematical Physics and Integral Equations pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Dover Publications
作者:Ronald B. Guenther
出品人:
页数:592
译者:
出版时间:1996-02-09
价格:USD 24.95
装帧:Paperback
isbn号码:9780486688893
丛书系列:Dover Books on Mathematics
图书标签:
  • PDE
  • 英文原版
  • 物理
  • 数学
  • 偏微分方程
  • 数学物理
  • 积分方程
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具体描述

Written for students of mathematics and the physical sciences, this superb treatment offers modern mathematical techniques for setting up and analyzing problems. Topics include elementary modeling, partial differential equations of the 1st order, potential theory, parabolic equations, much more. Prerequisites are a course in advanced calculus and basic knowledge of matrix methods.

《数学物理与积分方程的偏微分方程》 本书深入探讨了数学物理中至关重要的偏微分方程(PDEs)及其与积分方程(IEs)之间深刻而紧密的联系。它不仅为读者提供了理解和解决这些复杂方程的坚实理论基础,更通过大量的实例和应用,展现了它们在描述和建模各种物理现象中的强大能力。 核心内容概述: 本书的结构经过精心设计,从基础概念到高级理论,层层递进,确保读者能够逐步掌握。 第一部分:偏微分方程基础 方程的分类与基本性质: 本部分首先介绍偏微分方程的基本概念,包括其定义、阶数、线性与非线性特性。我们将详细讲解数学物理中最常见的三类方程:椭圆型方程(如拉普拉斯方程、泊松方程)、抛物型方程(如热传导方程、扩散方程)和双曲型方程(如波动方程)。读者将学习如何根据方程的特征来判断其性质,以及这些性质如何影响方程解的存在性、唯一性和光滑性。 经典方程的推导与建立: 本部分将追溯这些经典偏微分方程在物理学中的起源。我们将详细推导热传导方程如何从能量守恒和傅里叶定律导出,波动方程如何从牛顿第二定律和胡克定律推导而来,以及拉普拉斯方程在静电学和流体力学中的应用。通过理解方程的物理背景,读者能更深刻地体会其内在含义。 柯西问题与边界值问题: 针对不同的方程类型,本书将详细介绍柯西问题(给定初始条件)和边界值问题(给定边界条件)的数学表述。我们将探讨在不同类型的边界(如Dirichlet边界、Neumann边界、Robin边界)下,问题的适定性以及求解方法。 第二部分:求解方法与理论 分离变量法: 这是求解具有规则几何形状和齐次边界条件的偏微分方程的强大技术。本书将详细介绍如何将偏微分方程转化为一系列常微分方程,并通过求解这些常微分方程来获得方程的解。我们将展示分离变量法在求解矩形、圆形、球形等几何区域上的热传导、波动问题中的具体应用。 傅里叶级数与傅里叶变换: 本部分将深入探讨傅里叶分析工具在求解偏微分方程中的作用。我们将介绍傅里叶级数如何用于表示周期函数,以及如何将其推广到傅里叶变换以处理非周期函数。这些工具能够有效地处理具有周期性边界条件或在无限区域上的问题。 格林函数方法: 格林函数是一种特殊的解,它能够帮助我们构建任意非齐次线性偏微分方程的解。本书将详细介绍格林函数的概念、构造方法及其在求解边值问题中的应用。读者将学习如何利用格林函数来表达源项的作用,从而系统地求解复杂的边值问题。 奇点展开法与特征函数展开法: 除了经典方法,本书还将介绍一些更高级的求解技术,如奇点展开法,适用于处理含有奇点的方程,以及特征函数展开法,与分离变量法互为补充。 第三部分:积分方程与偏微分方程的联系 积分方程的分类与基本理论: 本部分将引入积分方程的概念,包括Volterra积分方程和Fredholm积分方程,以及它们的线性、非线性、齐次和非齐次等分类。我们将介绍其基本性质,如解的存在性、唯一性等。 从偏微分方程到积分方程的转化: 这是本书的核心贡献之一。我们将详细展示如何利用格林函数等方法,将许多偏微分方程的边值问题转化为等价的积分方程问题。这种转化不仅提供了另一种求解途径,也揭示了两种数学工具之间的内在联系。例如,我们将展示如何将狄利克雷问题转化为一个Fredholm积分方程。 积分方程的求解方法: 针对转化后的积分方程,我们将介绍一系列求解方法,包括逐次逼近法(Neumann级数)、核的迭代、Christoffel-Darboux公式等。这些方法为解决之前通过PDE方法难以直接处理的问题提供了新的思路。 积分方程在物理问题中的具体应用: 我们将通过具体的物理例子,如散射理论、势论、以及某些优化问题,来展示积分方程在建模和解决物理问题中的强大能力。 本书的特色与优势: 理论严谨与应用广泛相结合: 本书在提供扎实数学理论的同时,注重将抽象的概念与具体的物理应用相结合。每一章节的讲解都伴随着丰富的例子,帮助读者理解理论的实际意义。 循序渐进的学习路径: 从基础概念到高级技巧,本书的学习路径清晰而有条理,适合不同层次的读者。 强调不同数学工具的协同作用: 本书着重强调偏微分方程与积分方程之间的相互转化和协同作用,为读者提供一种更全面、更深入的理解框架。 丰富的例题与习题: 大量的例题有助于读者理解概念和方法,而精心设计的习题则能帮助读者巩固所学知识,并培养独立解决问题的能力。 适合读者: 本书适合所有对数学物理、偏微分方程和积分方程感兴趣的学生、研究人员和工程师。无论您是数学、物理、工程或相关领域的本科生、研究生,还是希望深入了解这些数学工具在实际应用中的专家,本书都将是您宝贵的参考。通过学习本书,您将能够: 深刻理解数学物理中的经典方程。 掌握多种求解偏微分方程的有效方法。 认识到积分方程在解决复杂物理问题中的重要性。 能够将偏微分方程问题转化为积分方程问题进行求解。 提升分析和解决复杂数学物理问题的能力。 本书不仅是一本教材,更是一扇通往理解和建模复杂世界的大门。它将帮助您掌握现代科学研究和工程应用中不可或缺的关键数学工具。

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读后感

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用户评价

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我一直对数学物理中的“统一性”和“美感”深感着迷,即看似不同的物理现象,往往可以用相似的数学结构来描述。我希望《Partial Differential Equations of Mathematical Physics and Integral Equations》这本书能够体现这种数学物理的“美学”特质。在书中,我期待能够看到,不同类型的偏微分方程(例如,椭圆型、抛物型、双曲型方程)之间是否存在某种联系,它们是否在描述不同时间尺度或空间尺度的物理过程?在积分方程的部分,我希望能够理解,为什么某些积分方程的解可以通过一系列迭代近似来逼近,以及这种迭代过程在物理上又意味着什么?例如,它是否对应于能量在多次散射或传播中的累积?对这种深层数学与物理之间的“共鸣”,是我非常渴望在书中找到答案的。

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我对于能够将抽象的数学概念与具体的物理测量和实验联系起来的教材有着特别的偏好。对于《Partial Differential Equations of Mathematical Physics and Integral Equations》这本书,我期望它能在理论讲解之外,提供一些启发性的思考,比如,数学物理方程的解是如何与实际的物理观测相对应的?书中是否会讨论一些典型的实验场景,以及如何利用偏微分方程或积分方程的解来解释或预测这些实验结果?例如,在波动方程的章节中,是否会涉及到共振现象,以及如何通过分析方程的本征值和本征函数来理解共振频率?在热传导方程的讨论中,是否会提及傅里叶级数作为周期性温度边界条件的展开方式,并解释这与傅里叶分析在信号处理中的关联?这种联系能够让数学变得更加“生动”和“实用”,避免了枯燥的公式推导。

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我最近有幸接触到了一本名为《Partial Differential Equations of Mathematical Physics and Integral Equations》的书籍,虽然这本书的标题本身就暗示了它会深入探讨偏微分方程在物理学中的应用以及积分方程的理论,但作为一名读者,我更想从一个更宏观、更具启发性的角度来审视它,而非仅仅聚焦于书中具体章节的数学推导。我期望这本书能成为连接纯粹数学理论与复杂物理现象之间的桥梁,它不仅仅是数学公式的堆砌,更应该是一种思想的启迪,一种认识世界的新视角。我特别期待书中在介绍偏微分方程时,能够清晰地勾勒出它们是如何从基本物理原理(如能量守恒、动量守恒、热力学定律等)中自然涌现出来的,而非仅仅呈现为一套抽象的数学结构。如果书中能够穿插一些历史性的叙述,讲述某个重要偏微分方程(例如波動方程式、热传导方程、拉普拉斯方程等)的发现过程,以及它们在解决实际物理问题时所扮演的关键角色,那将极大地增强我阅读的趣味性。

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我一直认为,一本优秀的数学物理教材,其价值不仅仅在于传授知识,更在于激发读者的学习热情和探索精神。我希望《Partial Differential Equations of Mathematical Physics and Integral Equations》能够做到这一点。在某些章节,如果书中能提供一些“开放式”的问题,引导读者思考如何将学到的方法应用于新的、未曾设想过的物理问题,那将是一种极大的鼓励。例如,在介绍完几种基本的偏微分方程及其解法后,能否引导读者思考,在新的物理领域(如凝聚态物理、统计物理、甚至是一些新兴的交叉学科领域),是否可能遇到具有相似数学结构的方程,以及如何借鉴已有知识来解决它们?这种“触类旁通”的能力,是数学物理学习中最为宝贵的收获之一。

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我对于那些能够提供清晰逻辑链条和严谨数学推导的教材非常欣赏。然而,在我学习数学物理的过程中,我也深切体会到,如果缺乏对物理背景的深刻理解,许多数学推导就会显得孤立和晦涩。因此,我期待《Partial Differential Equations of Mathematical Physics and Integral Equations》能够在这方面做得更好。我希望它在引入一个偏微分方程或积分方程时,能够首先清晰地阐述其物理背景,说明它所描述的是哪一种物理现象,以及它在物理理论体系中扮演的角色。例如,在介绍波动方程时,是否会详细解释它是如何从牛顿第二定律或能量守恒定律出发,经过一系列数学推导而得到的?又或者,在讨论积分方程时,是否会解释它如何成为一种“能量”或“作用”在空间中传播和相互作用的描述方式?

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在翻阅这本书的目录时,我注意到它涵盖了“积分方程”这一部分,这让我感到非常兴奋。积分方程,尤其是第二类Fredholm积分方程,在量子力学、光学、弹性力学等众多领域都有着举足轻重的地位。我希望书中不仅能详细讲解求解积分方程的各种方法(如迭代法、核函数展开法、Green函数法等),更重要的是,能够深入阐释积分方程在物理学中的“起源”和“意义”。例如,它如何能够自然地描述散射问题、传播问题,以及其与微分方程之间深刻的对偶性。如果书中能够通过具体例子,展示如何将一个看似难以处理的微分方程问题转化为一个等价的积分方程问题,从而获得更简洁的解法或更深刻的物理洞察,这将是我非常看重的一点。我期待这本书能够帮助我理解,为什么在某些物理情境下,使用积分方程比使用微分方程更为自然和有效,这对于我加深对数学物理的理解至关重要。

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我一直认为,数学物理的学习是一个不断“构建模型”和“检验模型”的过程。这本书的标题暗示了它将引导我们理解如何用偏微分方程和积分方程来“建模”物理世界。我希望书中能提供一些示例,展示如何根据物理问题的具体特点,来构建合适的数学模型,包括选择合适的方程、确定正确的边界条件和初始条件,以及如何利用积分方程来处理一些在微分方程框架下难以描述的复杂物理交互。例如,在光学领域,如何用波动方程来描述光波的传播,以及如何用积分方程来处理衍射和干涉问题?我希望书中能够提供这样的“建模指南”,帮助我培养从物理现象到数学描述的转化能力,这对于我未来进行更复杂的科学研究至关重要。

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我曾经学习过一些数学物理的教材,它们有的过于偏重数学的严谨性,而忽略了物理的直观性;有的则过于强调物理的应用,而忽略了数学的深刻性。我希望《Partial Differential Equations of Mathematical Physics and Integral Equations》能够在这两者之间找到一个完美的平衡点。我期待书中能够提供既有严格数学证明,又能在物理概念上给予清晰解释的案例。例如,在讨论Green函数方法时,我希望不仅能看到Green函数的数学定义和求解步骤,更能理解它在物理上作为“点源响应”或“传播子”的意义。这种“双管齐下”的学习方式,能够帮助我更全面、更深入地掌握数学物理的知识。

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作为一名对物理现象充满好奇的读者,我总是希望能够理解数学工具是如何帮助我们“看清”那些肉眼无法观察到的微观世界和宏观规律的。这本书的标题让我联想到许多物理学中的核心概念,比如量子力学中的薛定谔方程,它本身就是一个偏微分方程,而与之相关的Green函数在理解粒子的传播和散射行为中扮演着至关重要的角色。我希望这本书能够将偏微分方程和积分方程的理论深度与它们的物理应用紧密结合起来。例如,在讨论散射理论时,如果能够清晰地展示如何从一个积分方程(如 Lippmann-Schwinger 方程)出发,通过迭代或展开来得到近似解,并解释这些解如何对应于物理上的散射截面或相移,这将是非常有价值的学习过程。我渴望这本书能够提供这样的“解剖”视角,让我们不仅看到公式,更能理解公式背后的物理机制。

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我希望这本书能够具备一种“引导性”,它不仅仅是知识的传授,更是一种思维方式的培养。在处理偏微分方程时,物理背景往往是理解方程性质、选择求解方法以及解释结果的关键。因此,我期待书中在引入每一个偏微分方程时,都能辅以清晰的物理场景描述,例如,波动方程如何描述振动的琴弦或电磁波的传播,热传导方程如何描述热量的扩散,拉普拉斯方程或泊松方程如何描述静电势或引力势。这种对物理“根源”的强调,能够帮助读者建立起数学与物理之间的直观联系。此外,我也希望书中能够讨论不同边界条件和初始条件对解的性质产生的影响,以及这些条件在物理上对应的具体含义。我更希望能够看到,书中如何利用数学物理方法(如分离变量法、傅里叶变换、Green函数等)来系统地解决这些方程,并对解的物理意义进行深入分析。

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只讀過第六章~本科畢業論文參考

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