数学物理方程

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出版者:高等教育出版社
作者:朱汝金
出品人:
页数:241
译者:
出版时间:2010-1
价格:12.40元
装帧:
isbn号码:9787040283235
丛书系列:普通高等教育“十一五”国家级规划教材
图书标签:
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具体描述

《高等学校教材·数学基础课程系列简明教材·数学物理方程》介绍数学物理典型方程的物理背景、主要解法及有关适定性的基本结论,阐述能量积分、积分变换、最大模估计、变分法与广义解等重要概念。全书的论证严谨、计算完整,力求简明易读。读者具有数学分析、常微分方程知识就可学习《高等学校教材·数学基础课程系列简明教材·数学物理方程》。略去选讲的材料,57课时可以基本讲完全书。

《高等学校教材·数学基础课程系列简明教材·数学物理方程》可用作高等学校数学类专业的教材,也可用作自学读本。

《数学物理方程》这本书,顾名思义,深入探讨了那些在物理学各个分支中扮演核心角色的数学方程。它旨在为读者构建一个坚实的理论基础,使他们能够理解和运用这些方程来描述和预测自然现象。 本书的内容涵盖了从经典到现代物理学中最为关键的几类数学物理方程。首先,偏微分方程是重中之重。读者将学习到如何推导和求解描述波动现象的波动方程,例如声波在介质中的传播,或者光波的电磁场传播。这部分内容将涉及傅里叶级数和傅里叶变换等重要的数学工具,它们是分析周期性和非周期性信号的强大手段。 接着,本书会转向描述热量扩散和传导的热传导方程。这对于理解温度的分布、物质的扩散过程至关重要,例如分析物体如何随时间冷却,或者染料如何在液体中扩散。求解这类方程通常会用到格林函数方法,本书将详细介绍其构建和应用。 此外,拉普拉斯方程和泊松方程也是本书的重要组成部分。它们广泛应用于静电学、引力学以及流体动力学等领域,描述了势场(如电势、引力势)的分布。通过求解这些方程,读者可以理解带电粒子之间的相互作用,或者物质的引力分布。 本书的另一个重要方面是方程的分类与性质。读者将学习如何根据方程的特征来区分椭圆型、抛物型和双曲型方程,并理解不同类型的方程所对应的物理现象以及它们在求解方法上的显著差异。例如,双曲型方程往往与传播速度有限的现象相关,而椭圆型方程则描述稳态问题。 为了有效地求解这些方程,本书会系统地介绍各种求解方法。除了前面提到的傅里叶分析和格林函数法,读者还将接触到分离变量法,这是一种将复杂问题分解为一系列更简单问题的方法,尤其适用于具有良好对称性的区域。本书还会讲解数值解法,如有限差分法和有限元法,它们在处理复杂几何形状或边界条件时尤为有用,使得问题能够通过计算机进行近似求解。 本书不仅仅关注方程本身,更强调方程的物理背景和应用。例如,在讲解波动方程时,会结合声学、光学和量子力学中的波粒二象性;在讲解热传导方程时,会讨论传热学和统计物理中的概念。通过大量的实例,读者将能够看到这些抽象的数学公式如何精确地描述我们周围的世界。 此外,本书还会涉及一些更高级的主题,例如特殊函数(如贝塞尔函数、勒让德函数)在求解特定形式的数学物理方程时的应用。这些特殊函数在处理柱坐标系或球坐标系下的问题时不可或缺。 总而言之,《数学物理方程》是一本面向希望深入理解物理世界数学本质的读者的指南。它通过严谨的数学推导和丰富的物理应用,帮助读者掌握描述各种物理现象的核心工具,从而能够独立地分析和解决实际的物理问题,为进一步的学习和研究打下坚实的基础。本书适合物理学、工程学以及相关交叉学科的学生和研究人员阅读。

作者简介

目录信息

第一章 方程的导出、分类与化简
§1.1 波动方程的导出及其定解问题
1.1.1 弦振动方程及其定解问题
1.1.2 膜振动方程及其定解问题
§1.2 热传导方程的导出及其定解问题
§1.3 位势方程及其定解问题
§1.4 定解问题的适定性
§1.5 二元二阶线性方程的分类与化简
§1.6 多元二阶线性方程的分类与化简
习题
第二章 波动方程
§2.1 一维波动方程的达朗贝尔解法
2.1.1 无界弦的自由振动方程
2.1.2 半无界弦的自由振动方程
2.1.3 弦的强迫振动方程
§2.2 解多维波动方程的球面平均法
2.2.1 多维波动方程的柯西问题
2.2.2 依赖区域、决定区域和影响区域
§2.3 解波动方程混合问题的分离变量法
2.3.1 具狄利克雷边界条件的弦自由振动方程的混合问题
2.3.2 具诺伊曼与罗宾边界条件的弦自由振动方程的混合问题
2.3.3 非齐次问题的解法
2.3.4 高维波动方程的混合问题
§2.4 分离变量法的理论基础
§2.5 波动方程解的唯一性和稳定性
2.5.1 能量积分与混合问题解的唯一性和稳定性
2.5.2 柯西问题解的唯一性和稳定性
习题
第三章 热传导方程
§3.1 傅里叶变换
3.1.1 傅里叶积分公式与傅里叶变换
3.1.2 傅里叶变换的性质
3.1.3 举例
§3.2 热传导方程的柯西问题
3.2.1 泊松公式
3.2.2 热传导方程柯西问题解的存在性
§3.3 热传导方程的混合问题
§3.4 极值原理与定解问题的适定性
3.4.1 极值原理
3.4.2 第一边值问题解的最大模估计与适定性
3.4.3 第二、第三边值问题解的最大模估计与适定性
3.4.4 柯西问题解的适定性
习题
第四章 位势方程
§4.1 极值原理与最大模估计
4.1.1 极值原理及其推论
4.1.2 定解问题解的最大模估计与适定性
4.1.3 调和方程的外问题
§4.2 调和方程的格林函数
4.2.1 调和方程的基本解
4.2.2 格林公式
4.2.3 格林函数
4.2.4 球上的格林函数与泊松公式
4.2.5 半空间上的格林函数与泊松公式
§4.3 调和函数的性质
§4.4 牛顿位势与泊松方程
§4.5 佩龙方法
习题
第五章 一阶偏微分方程
§5.1 一阶拟线性偏微分方程
5.1.1 特征方程组与特征线
5.1.2 一阶拟线性偏微分方程的柯西问题
5.1.3 举例
§5.2 一阶完全非线性偏微分方程
5.2.1 特征方程组与特征带
5.2.2 一阶完全非线性偏微分方程的柯西问题
§5.3 用包络生成解
习题
附录A 柯西-柯瓦列夫斯卡娅定理
§A.1 实解析函数
§A.2 柯西-柯瓦列夫斯卡娅定理
习题
附录B 变分原理与偏微分方程的广义解
§B.1 变分原理
§B.2 偏微分方程的广义解
§B.3 变分直接方法大意
习题
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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如果用一个词来形容这本书的价值,那就是“深邃”。它不仅仅是一本教科书,更像是一本关于物理思维方法的哲学探讨。作者在讲解推导过程时,总会穿插一些关于模型假设的批判性思考,比如在哪些条件下该方程不再适用,或者我们应该如何改进模型以更精确地描述现实。这种鼓励读者保持怀疑精神和批判性思维的写作态度,对于培养真正的科研人才至关重要。它让我意识到,数学工具固然强大,但它永远是为物理直觉服务的,而不是反过来。这本书提供的不仅仅是解题技巧,更是一种看待世界、用数学语言描述自然现象的全新视角,是真正的思想启迪之作。

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坦白说,我最初有些担心这本书的难度会让人望而却步,毕竟“数学物理”听起来就让人头皮发麻。然而,实际阅读下来,我的顾虑完全打消了。作者的叙事风格非常平易近人,他似乎总能找到最恰当的比喻,将那些抽象的偏微分方程“翻译”成我们日常能理解的物理图像。即便是复杂的傅里叶变换和拉普拉斯变换,作者也用非常直观的方式去解释其背后的物理意义,而不是单纯地堆砌运算步骤。这种“润物细无声”的教学法,极大地降低了入门的门槛,让我这个对高阶数学有些心虚的读者也能充满信心地跟下去。它真的做到了,让理论变得“可触摸、可感知”。

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这本书的习题设计简直是神来之笔,是检验学习成果、真正掌握知识的试金石。不同于市面上很多习题集只是简单重复课本例题的换皮操作,这里的每一道题都经过了精心打磨。有基础性的概念巩固,更有需要综合运用多章知识的综合大题。尤其欣赏那些开放性的探讨题,它们不局限于标准解法,而是鼓励读者去思考问题的不同侧面,甚至去探究某些数学模型的局限性。我花了大量时间在这些习题上,虽然过程充满挫折,但每一次成功求解后带来的成就感,都远胜于单纯看懂课本内容。这些习题不只是练习,它们是通往大师境界的阶梯。

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这本书的装帧设计简直是一场视觉盛宴,沉稳的深蓝色封皮,配上烫金的精致字体,拿在手里就感觉沉甸甸的,充满了知识的厚重感。内页的纸张质量也挑不出毛病,光滑细腻,即便是长时间阅读也不会觉得刺眼。装订得非常牢固,每一页都缝合得严丝合缝,让人有信心能伴随我度过无数个学习的夜晚。更值得一提的是,书中的插图和图表排版清晰明了,几何图形的描绘精准到位,即便是复杂的物理模型,也能通过这些精美的图示迅速抓住核心概念。这种对细节的极致追求,让阅读体验瞬间提升了一个档次,仿佛作者和出版社在用行动告诉我,这本书值得被珍视和反复翻阅。翻开扉页,那份对知识的敬畏感油然而生,绝对是书架上不可多得的收藏品,光是看着它摆在那里,都觉得心灵得到了某种净化和充实。

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我简直要为这本书的逻辑结构点赞!作者显然是一位深谙教学之道的大家,他不是简单地罗列公式和定理,而是构建了一个极其严密的知识体系。从最基础的波动现象引入,层层递进地探讨了热传导、电磁场等不同领域的方程。每引入一个新的概念,都会辅以详尽的物理背景和数学推导,那种“水到渠成”的感觉非常棒,让人感觉自己不是在被动接受知识,而是在主动地参与到知识的构建过程中。尤其是对边界条件和初始条件的讨论,分析得细致入微,把数学工具如何服务于物理现实阐述得淋漓尽致。读完一章,我感觉对整个学科的脉络有了前所未有的清晰认知,不再是零散的知识点堆砌,而是一幅完整、宏大的知识画卷在我眼前徐徐展开。

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