Mathematical Physics with Partial Differential Equations – James Kirkwood – 1st Edition

Mathematical Physics with Partial Differential Equations

Por:

  • ISBN-13: 9780123869944
  • Edición: 1ra Edición
  • Subtema: Física Matemática
  • Archivo: eBook
  • Idioma: eBook en Inglés

Descripción

La Física Matemática con Ecuaciones Diferenciales Parciales es para estudiantes de pregrado avanzado y principiantes que toman un curso de física matemática enseñado en departamentos de matemáticas.

El texto presenta algunos de los temas y métodos más importantes de la física matemática. La premisa es estudiar en detalle las tres ecuaciones diferenciales parciales más importantes en el campo: la ecuación de calor, la ecuación de onda y la ecuación de Laplace.

Las técnicas más comunes para resolver estas ecuaciones se desarrollan en este libro, incluyendo las funciones de Green, la transformada de Fourier y la transformada de Laplace, que tienen aplicaciones en matemáticas y física mucho más allá de resolver las ecuaciones anteriores. El libro se centra en las ecuaciones y sus métodos de solución.

Las ecuaciones diferenciales ordinarias y las PDEs se resuelven incluyendo las Funciones de Bessel, haciendo el libro útil como un libro de texto de nivel de posgrado. El rigor del libro apoya la sofisticación vital para alguien que quiere seguir adelante en las áreas de física matemática.

– Examina en profundidad las ecuaciones y sus métodos de solución
– Presenta conceptos físicos en un marco matemático
– Contiene derivaciones y soluciones matemáticas detalladas – reforzando el material – a través de la repetición tanto de las ecuaciones como de las técnicas
– Incluye varios ejemplos resueltos por múltiples métodos – destacando las fortalezas y – las debilidades de diversas técnicas y proporcionando una práctica adicional

Chapter 1. Preliminaries

1-1. Self-Adjoint Operators

1-2. Curvilinear Coordinates

1-3. Approximate Identities and the Dirac-δ Function

1-4. The Issue of Convergence

1-5. Some Important Integration Formulas

Chapter 2. Vector Calculus

2-1. Vector Integration

2-2. Divergence and Curl

2-3. Green's Theorem, the Divergence Theorem, and Stokes' Theorem

Chapter 3. Green's Functions

3-1. Construction of Green's Function using the Dirac-δ Function

3-2. Construction of Green's Function using Variation of Parameters

3-3. Construction of Green's Function from Eigenfunctions

3-4. More General Boundary Conditions

3-5. The Fredholm Alternative (Or, what if 0 is an Eigenvalue?)

3-6. Green's function for the Laplacian in Higher Dimensions

Chapter 4. Fourier Series

4-1. Basic Definitions

4-2. Methods of Convergence of Fourier Series

4-3. The Exponential Form of Fourier Series

4-4. Fourier Sine and Cosine Series

4-5. Double Fourier Series

Chapter 5. Three Important Equations

5-1. Laplace's Equation

5-2. Derivation of the Heat Equation in One Dimension

5-3. Derivation of the Wave equation in One Dimension

5-4. An Explicit Solution of the Wave Equation

5-5. Converting Second-Order PDEs to Standard Form

Chapter 6. Sturm-Liouville Theory

6-1. The Self-Adjoint Property of a Sturm-Liouville Equation

6-2. Completeness of Eigenfunctions for Sturm-Liouville Equations

6-3. Uniform Convergence of Fourier Series

Chapter 7. Separation of Variables in Cartesian Coordinates

7-1. Solving Laplace's Equation on a Rectangle

7-2. Laplace's Equation on a Cube

7-3. Solving the Wave Equation in One Dimension by Separation of Variables

7-4. Solving the Wave Equation in Two Dimensions in Cartesian Coordinates by Separation of Variables

7-5. Solving the Heat Equation in One Dimension using Separation of Variables

7-6. Steady State of the Heat equation

7-7. Checking the Validity of the Solution

Chapter 8. Solving Partial Differential Equations in Cylindrical Coordinates Using Separation of Variables

8-1. The Solution to Bessel's Equation in Cylindrical Coordinates

8-2. Solving Laplace's Equation in Cylindrical Coordinates using Separation of Variables

8-3. The Wave Equation on a Disk (Drum Head Problem)

8-4. The Heat Equation on a Disk

Chapter 9. Solving Partial Differential Equations in Spherical Coordinates Using Separation of Variables

9-1. An Example Where Legendre Equations Arise

9-2. The Solution to Bessel's Equation in Spherical Coordinates

9-3. Legendre's Equation and its Solutions

9-4. Associated Legendre Functions

9-5. Laplace's Equation in Spherical Coordinates

Chapter 10. The Fourier Transform

10-1. The Fourier Transform as a Decomposition

10-2. The Fourier Transform from the Fourier Series

10-3. Some Properties of the Fourier Transform

10-4. Solving Partial Differential Equations using the Fourier Transform

10-5. The Spectrum of the Negative Laplacian in One Dimension

10-6. The Fourier Transform in Three Dimensions

Chapter 11. The Laplace Transform

11-1. Properties of the Laplace Transform

11-2. Solving Differential Equations using the Laplace Transform

11-3. Solving the Heat Equation using the Laplace Transform

11-4. The Wave Equation and the Laplace Transform

Chapter 12. Solving PDEs with Green's Functions

12-1. Solving the Heat Equation using Green's Function

12-2. The Method of Images

12-3. Green's Function for the Wave Equation

12-4. Green's Function and Poisson's Equation

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  • Título: Mathematical Physics with Partial Differential Equations
  • Autor/es:
  • Edición: 1ra Edición
  • Tipo de archivo: eBook
  • Idioma: eBook en Inglés
  • ISBN-13: 9780123869944
  • Subtema: Física Matemática

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