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数学物理方法大总结教材

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数学物理方法

一、填空题

1、Г函数为:Г(x)=

0,10

>-∞

-?

x dt t e x t ;又称为第二类欧拉积分的为:

0Re ,)(10

>=Γ-∞

-?z dt t e z z t 。

2、B 函

数(又称为第一类欧拉积分)为:

0Re ;0Re )1(),(110

1>>-=--?q p dt t t q p B q p ,;B 函数与Г函数之间的重要关系为:)

()

()(),(q p q p q p B +ΓΓΓ=

3、勒让德P l (x)的母函数:1)(211

1),(0

2<=+-=

=∑∞

=t t x P t tx d t x v l l l ,(B 卷) 4、贝塞尔J n (x)的母函数:∑∞

--=n n t

t x t x J e

)()1

(2;其积分形式为:

dt t

e

i x J l n t

t x n ?+-=

1)1

(221)(π(B 卷) 5、球阶函数:

?θπ?θ?θim m

l m M l m l l l

l l m l e p m l m l l Y y r

d r c u )(cos )!

()!(412)1(),(),()1(,1

,+-+-=+=+,其中

6、=-?l n a z dz

)(?

??≠=的整数)是0(0)1(2n n n i π

7、S —L 方程表现形式:

0)()(])([=+-y x y x q dx

dy

x k dx d λρ 8、复数=-)4ln()2(4ln ππk i ++

9、=+??∞

∞-)6

(sin π

δx x 216sin -=-π

10、复数=i cos 2

1

1--e e

11、)3)(2(1)(--=z z z f 在,32<

=+++-=n n n

n n z z

z f

12、函数z

ze z f 1

)(=在z=0处的奇点类型为本性奇点,其留数为: 2

1

。 13、已知x 为复数,则=?-π

π

dx nx mx cos sin 0 。

14、函数???><=1

,01,)(t t t x f 的傅里叶变换为: )()sin cos 2)(πωωω

ωω+-=(G 。

15、函数?

??><=1,01

,1)(t t x f 的傅里叶变换为:)(sin 2)(πωωω=G 。

16、数学物理方程定解问题的适定性是指解的 存在性 , 唯一性 , 稳定性 。 17、i e -1的模为

e ,主辐角为: -1 。(B 卷)

18、若解析函数),(),()(y x iv y x u z f +=的虚部(,)v x y x y =+且(0)1f =,则解析

函数为 z zi +。 19、 2000 |2009|3

(2011)z z dz --=-=?

0 。

20、在12z <<的环域上,函数1

()(1)(2)

f z z z =

+-的洛朗级数展开为

11011

[(1)]32k k k k k z z ∞++=-+∑ 21、2012

x 2011

e cosx () x dx δπ-?+=

?

e π--。

22、 函数sin /()z z f z e =在0=z 的奇点类型为 可去奇点 ,其留数为 0 。 23、求解本性奇点留数的依据为 洛朗级数展开的负一次项系数 。 24、在(,)ππ-这个周期上,()f x x =。其傅里叶级数展开为12

sin k kx k

=∑

25、 当02x <<时,()1f x =-;当20x -<<时,()1f x =;当||2x >时,

()0f x =。则函数的()f x 傅里叶变换为2

()(1cos 2)B ωωπω

=

-

26、2()1sin 3t

f t e t =-+的拉普拉斯变换为211329

p p p -+-+。 27、 一根两端(左端为坐标原点而右端l x =)固定的弦,用手在离弦左端长为5/9

处把弦朝横向拨开距离h ,然后放手任其振动。横向位移),(t x u 的初始条件

为 0

95,[0,]59

(,)9()5,[,]

49t hx

l x l u x t h l x l x l l

=?∈??=?-?∈??。

28、ln(1)i --=2

3(21)(2),0,1,2,

2

n n n π-++=±±。

29、复数=-i 4/)34(π+k i e ,=-)ln(i ),2,1,0(2

/)34( ±±=+k i k π。

30、若解析函数),(),()(y x iv y x u z f +=的实部xy y x y x u +-=22),(,则虚部

=),(y x v c xy y x ++--22/)(22 ,若y x y x u -=),(,则实部为c y x ++。

31、 已知,l 为任一回路,n 为任一整数,α不在l 上,则?=-l

n dz z )(α 2πi

( n = -1 且 l 包含α) 或者0 (其它情况) 。 32、 在10<

1(1

)(-=

z z z f 的洛朗级数展开为

_ ------3

21/1z z z z 。

33、 =-?-1

1 )2

(xsinx dx x π

δ 0 。

34、 函数z e z f /1)(=在0=z 的奇点类型为 本性奇点 ,其留数为 1 。 35、孤立奇点可分为三类,分别为 可去奇点、极点、本性奇点 。 36、t te +1的拉普拉斯变换为)0(Re )1/(1/12

>--p p p 。

37、 一根两端(左端为坐标原点而右端l x =)固定的弦,用手在离弦左端长为3/2处把弦朝横向拨开距离h ,然后放手任其振动。横向位移),(t x u 的初始条件为

??

?≤<-≤≤==)

3/2(/)(3)3/20(2/3,0l x l l

x l h l x l

hx u u t 。

二、判断题

(1)若函数 f(z )在z 点解析,则函数 f (z) 在z 点可导,反之亦然。 (×)

(2)若函数 f(z )在z 点解析,则函数 f (z) 在z 点可导。 (√)

(3)若函数)(z f 在z 点可导,则函数)(z f 在z 点必解析。 (×)(4)复通区域上的回路积分不一定为零。同样,单通区域上的回路

积分也可以不为零。 (√) (5)设z 为复数,则 0lim

=∞

→z z e

z

。 (×) (6)设z 为复数,则。0sin lim

=∞→z

z e z

(×)

(7)数学物理方程的定解条件可以不含边界条件但一定要有初始条件。 (× ) (

8)设

z *为z 的共轭复数,则

*22

zz z z ==。

(√ )

(9)z 为复数,0ln ln =-z z 。 (×) (10)若函数f(z)在某区域上解析,则对该区域上的任一分段光滑曲线l ,都有?=l

dz z f 0)(。 (×)

(11)u y x u xu yuu u yy y x xy 2362=++-是二阶线性齐次偏微分方程。 (×)

三、证明题

1、解析函数的实部和虚部都是调和函数,且其梯度向量相互正交。

2、用傅里叶变换方法解泊松方程

解:设真空中静电势满足),,(1

),,(0

z y x z y x u ρε-

=?

上述方程即)(1

)(0

r r u ρε-=? ①

令)(1)(0

r r f ρε=,并记)(~)]([ω u r u F =,)(~)]([ω f r f F =

对方程①进行傅里叶变换的)(~1)(~2ωω

ω f u

= 利用变换公式24]1[ωπ

=r F 有)]([]1[41)]([r f F r F r u F ?=π,故由卷积定理得 ''

-'=

???

-r d r r r f r u

)(41

)(π

3、用格林函数法解泊松方程(B 卷)

解:其格林函数满足的方程为),,(000z z y y x x G ----=?δ

采用球坐标,并将坐标原点放在源点),,(0000z y x M 上的距离,

202020)()()(z z y y x x r -+-+-=,则

)()(122r dr dG

r dr d r δ-= 当0≠r 时,方程化为齐次的,即0)(2

=dr dG r dr d ,则得211

C r

C G +-=,取02=C ,

不失一般性,得r

C G 1

1-=

考虑0=r 的情况,则????????-=-==?V

V

M M d G GdV 1)(▽0,δσσ,

而120012

212

14sin sin ▽Gd C d d C d d r r C dr r C π?θθ?θθσππσσ==?==??????

?? 所以141-=C π,即π411-=C ,所以r

M M G π41

,0=

)( 四、解答题

1、解析函数有几个基本的性质

解:①解析函数求积分为0(柯西定理) ②几何性质为保角变换 ③实部和虚部都是调和函数

④0,0,0▽u ▽

22===?v D u D v 2、奇点分为几类?如何判别?

解:在挖去孤立奇点Zo 而形成的环域上的解析函数F (z )的洛朗级数,或则没有负幂项,或则只有有限个负幂项,或则有无限个负幂项,我们分别将Zo 称为函数F (z )的可去奇点,极点及本性奇点。 判别方法:洛朗级数展开法

A ,先找出函数f(z)的奇点;

B ,把函数在R z z r <-<0的环域作洛朗展开 1)如果展开式中没有负幂项,则Zo 为可去奇点; 2)如果展开式中有无穷多负幂项,则Zo 为本性奇点;

3)如果展开式中只有有限项负幂项,则 为极点,如果负幂项的最高项为 ,则 为m 阶奇点。

3、数学物理泛定方程一般分为哪几类?波动方程属于其中的哪种类型? 解:数学物理泛定方程一般分为三种类型:双曲线方程、抛物线方程、椭圆型偏微分方程。波动方程属于其中的双曲线方程。

4、写出δ(x )挑选性的表达式

解:δ函数?????=-???=∞≠=-?∞

-1)(0)0000

dx x x x x x x x x δδ,,( δ函数的性质,即挑选性的表达式为:

5、泰勒定理与洛朗定理

解:①泰勒定理:

设)(z f 在区域σ内解析,则在该区域内任意一点z=b 的领域R b z <-(含于σ内),)(z f 可展开为幂级数:∑∞

=-=0)()(k k k b z a z f 称为泰勒级数。其中系数

......2,1,0)(!

1)

(,,==

k b f k a k k 称为泰勒系数,且此展开是唯一的。 ②洛朗定理

在环域R b z r <-<内解析的函数)(z f 必可展开成洛朗级数

∑∞

-∞

=-=

k k k b z C z f )()(,其中ζζζπd b f i C l k k ?+-=

1)

()

(21称为洛朗展开系数,l 为圆周)(R R r r b z <'<<'<=-ρρ,且此展开是唯一的。

6、傅里叶变换公式

解:dx e x f G x f F x i ?∞

∞--==ωω)()()]([ 7、Г函数与B 函数

解:Г函数为:Г(x)=0,10>-∞-?x dt t e x t ;又称为第二类欧拉积分的为:

0Re ,)(10

>=Γ-∞

-?z dt t e z z t 。

数学物理方法第八章作业答案

P 175 8.1在0x =的邻区域内,求解下列方程: (1) 2 (1)0x y''xy'y -+-= 解:依题意将方程化为标准形式2 2 10(1) (1) x y''y'y x x + - =-- 2 ()(1) x p x x = -,2 1()(1) q x x =- - 可见0x =是方程的常点. 设方程的级数解为0 ()n n n y x c x ∞ == ∑,则1 1 ()n n n y'x nc x ∞ -== ∑,2 2 ()(1)n n n y''x n n c x ∞ -== -∑ 代入原方程得2 2 2 1 2 2102 2 2 1 (1)(1)0(1)(1)0 n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n c x x n n c x x nc x c x n n c x n n c x nc x c x ∞ ∞ ∞ ∞ ---====∞ ∞ ∞ ∞ -====---+- =? -- -+ - =∑∑∑∑∑∑∑∑ 由0 x 项的系数为0有:202012102 c c c c ?-=?= 由1 x 项的系数为0有:311313200 (0)c c c c c ?+-=?=≠ 由2x 项的系数为0有:42224201143212012 24 c c c c c c c ?-?+-=?= = 由3 x 项的系数为0有:533355432300c c c c c ?-?+-=?= 由4x 项的系数为0有:64446403165434010 80 c c c c c c c ?-?+-=?= = 由5 x 项的系数为0有:755577654500c c c c c ?-?+-=?= 由6 x 项的系数为0有:866686025587656056 896 c c c c c c c ?-?+-=?== …… ∴ 方程的级数解为 2 4 6 8 0100000 1115()2 24 80 896 n n n y x c x c c x c x c x c x c x ∞== =++ + + + +???∑

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西安电子科技大学电磁场大作业

电磁场与电磁波大作业 学院:电子工程学院 班级:021231 指导老师:侯建强 组长: 组员:

基于MATLAB的电磁场数值分析 摘要使用计算机进行电磁场数值分析已成为电磁场的工程开发、科研和教学的重要手段。本文介绍了电磁场数值分析的基本理论,并且基于MATLAB PDE工具箱实现了的静态场的边值型问题的求解。实验结果表明,MATLAB使电磁场问题的求解迅速、简单、方便。 关键词:MATLAB 数值分析法边值型问题 Electromagnetic Field Numerical Analysis Based on MATLAB Abstract:Using computers to analyze electromagnetic field has been an important method of the development of projects, research and teaching. The essay introduces some basic theories of electromagnetic field numerical analysis. And basing on MATLAB PDE tool, the electromagnetic field boundary value problem has been solved. Furthermore, the results show that it is easier, more prompt and more convenient to figure it out with the software, MATALAB. Keywords: MATLAB, Electromagnetic Field Numerical Analysis, boundary value problem

数学物理方法习题答案[1]

数学物理方法习题答案: 第二章: 1、(1)a 与b 的连线的垂直平分线;以0z 为圆心,2为半径的圆。 (2)左半平面0,x <但是除去圆22(1)2x y ++=及其内部;圆2211()416x y -+= 2、2 ,cos(2)sin(2)i e i π ππ+; 32,2[cos(sin(3)i e i π ππ+; ,(cos1sin1)i e e e i ?+ 3、22k e ππ--; (623)i k e ππ+; 42355cos sin 10cos sin sin ?????-+; 11()sin ()cos 22b b b b e e a i e e a --++- 1 ()cos 2 y y ay b e e x e ---- 4、(1) 2214u υ+= 变为W 平面上半径为1 2的圆。 (2)u υ=- 平分二、四象限的直线。 5、(1) z ie iC -+; 2(1) 2i z -; ln i z - (2) 选取极坐标 ,, ()2 2 u C f z ?? υ==+=6、ln C z D + 第三章: 1、 (1) i π (2)、 i ie π-- (3)、 0 (4)、i π (5)、6i π 2、 设 ()!n z z e f n ξ ξ= z 为参变数,则 () 1 220 1 1 () 1(0)2!2! 1()()!!! ! n z n n n l l n n n n z z n z e d f d f i n i n z d z z e e n n d n n ξξξξξξξξπξξπξ ξ +=== ====? ? 第四章: 1、(1) 23 23 ()()ln 22z i z i z i i i i i ---+-+- (2)23313 (1) 2!3!e z z z ++++ (3) 211111()()[(1)(1)](1)11222k k k k k k z z i i i z z z i z i z i ∞=---=-=--++--<+-+∑ 2、(1) 1 n n z ∞ =--∑ (2) 11()43f z z z =--- ①3z <时 11011()34k k k k z ∞ ++=-∑ , 34z <<时

数理方程版课后习题答案

第一章曲线论 §1 向量函数 1. 证明本节命题3、命题5中未加证明的结论。 略 2. 求证常向量的微商等于零向量。 证:设,为常向量,因为 所以。证毕3. 证明 证: 证毕4. 利用向量函数的泰勒公式证明:如果向量在某一区间内所有的点其微商为零,则此向量在该区间上是常向量。

证:设,为定义在区间上的向量函数,因为在区间上可导当且仅当数量函数,和在区间上可导。所以,,根据数量函数的Lagrange中值定理,有 其中,,介于与之间。从而 上式为向量函数的0阶Taylor公式,其中。如果在区间上处处有,则在区间上处处有 ,从而,于是。证毕 5. 证明具有固定方向的充要条件是。 证:必要性:设具有固定方向,则可表示为,其中为某个数量函数,为单位常向量,于是。 充分性:如果,可设,令,其中为某个数量函数,为单位向量,因为,于是

因为,故,从而 为常向量,于是,,即具有固定方向。证毕 6. 证明平行于固定平面的充要条件是。 证:必要性:设平行于固定平面,则存在一个常向量,使得,对此式连续求导,依次可得和,从而,,和共面,因此。 充分性:设,即,其中,如果,根据第5题的结论知,具有固定方向,则可表示为,其中为某个数量函数,为单位常向量,任取一个与垂直的单位常向量,于是作以为法向量过原点的平面,则平行于。如果,则与不共线,又由可知,,,和共面,于是, 其中,为数量函数,令,那么,这说明与共线,从而,根据第5题的结论知,具有固定方向,则可表示为,其中为某个数量函数,为单位常向量,作以为法向量,过原点的平面,则平行于。证毕 §2曲线的概念

1. 求圆柱螺线在点的切线与法平面的方程。 解:,点对应于参数,于是当时,,,于是切线的方程为: 法平面的方程为 2. 求三次曲线在点处的切线和法平面的方程。 解:,当时,,, 于是切线的方程为: 法平面的方程为 3. 证明圆柱螺线的切线和轴成固定角。 证: 令为切线与轴之间的夹角,因为切线的方向向量为,轴的方向向量为,则

数学物理方程作业

热传导方程及MATLAB 在其的应用 摘要:数学物理方程主要是偏微分方程,热传导方程是最为典型的数学物理方程之一。为了对热传导方程有个清晰地理解,论文重新阐述了热传导方程的推导。同时,求解热传导方程的方法也有很多种,但所得的结果往往是一个复杂的积分或级数,不能直观地表达出其物理意义,为了使这些公式中的物理图像展现出来,论文对MATLAB 在其的应用作了些浅略的探讨。 关键字:数学物理方程 热传导方程 数学物理方程是指在物理学、力学、程 2 2 2 2 2 22 2 2 ( ) u u u u t x y z a ????= + + ????、热传导方程 u t ?= ?斯方程 2 2 2 2 2 2 0u u u x y z ???+ + =???是最为典型的三个方程。 在参考相关文献的基础上,本论文主要对热传导方程及MATLAB 在其的应用做一个简要的介绍。 物体温度分布不均匀,物体内部必然会产生热应力,热应力过于集中,物体就会产生裂变,从而破坏物体原有的形状和结构,工程技术中称此现象为热裂。在建造大坝时,混凝土释放的水化热使大坝的温度分布极不均匀;在浇铸铸件过程中,散热条件不同,会导致铸件各点间温度变化的梯度过大……。此外,还有好多可以产生热裂的现象。为有效防止热裂,就必须清楚物体各点的温度分布情况。[1] 一、热传导方程的导出 物理方程是实际上是寻求不同定解问题的解,而定解问题有定解条件和泛定方程组成。不同的物理问题可能得到同一类方程,但因定

解条件不同,因而就可能得到不同的定界问题。 (一)热传导方程泛定方程的推导 在三维空间中,考虑一均匀、各向同性的物体,物体内部由于温度分布不均匀,热量从温度高的地方向温度低的地方转移,这种现象称为热传导。 构建物体热传导物理模型时,我们必须基于两个方面。一是能量守恒定律:物体内部的热量增加等于通过物体的边界流入的热量与物体内部的热源所产生的热量的总和,即: 2 1 Q Q Q Q -= +入 内 其中(1,2)i i Q =表示在i t 时刻物体内部的热量,Q 入表示在12t t ????,时刻内通过边界流入物体的热量,Q 内表示在12t t ????,时刻内物体内部热源产生的热量。 二是热传导傅里叶定理:考察某物体G 的热传导问题时,以函数 ( u x (,,,)x y z 处及t 时刻的温度。在物体内任意 沿法向n 方向,物体在无穷小时段d t 内,流过 d t 、热量通过的面积ds 及温度沿 (,,)u dQ k x y z dsdt n ?=-? 其中,(,,)k x y z 称为物体在(,,)x y z 处的热传导系数,它应该取正值; u n ?? 称为温度的法向导数,它表示温度沿法向n 的方向的变化率;等式中 的负号表示热量是由高温向低温流动,而温度梯度gradu n ? 是由低温

数学物理方法学习心得

竭诚为您提供优质文档/双击可除数学物理方法学习心得 篇一:数学物理方程的感想 数学物理方程的感想 通过对数学物理方程一学期的学习,我深深的感受到数学的伟大与博大精深。 当应用数学发展到一定高度时,就会变得越来越难懂,越来越抽象,没有多少实际的例子来说明;物理正好也要利用数学来进行解释和公式推导,所以就出现了数学物理方法。刚开始到结束这门课程都成了我的一大问题。很难理解它的真正意义(含义),做题不致从何入手,学起来越来越费劲。让我很是绞尽脑汁。 后来由于老师耐心的指导与帮助下我开始有了点理解。用数学物理方法来解释一些物理现象,列出微分方程,当然这些微分方程是以物理的理论列出来的,如果不借助于物理方法,数学也没有什么好办法来用于教学和实践,而物理的理论也借助于数学方法来列出方程,解出未知的参数。这就是数学物理方法的根本实质所在。真正要学好数学物理方程

不仅要数学好物理也不能够太差。 接下来我想先对数学物理方程做一个简单的介绍与解 释说明。数学物理方程——描述许多自然现象的数学形式都可以是偏微分方程式 特别是很多重要的物理力学及工程过程的基本规律的 数学描述都是偏微分方程,例如流体力学、电磁学的基本定律都是如此。这些反映物理及工程过程的规律的偏微分方程人们对偏微分方程的研究,从微分学产生后不久就开始了。例如,18世纪初期及对弦线的横向振动研究,其后,对热传导理论的研究,以及和对流体力学、对位函数的研究,都获得相应的数学物理方程信其有效的解法。到19世纪中叶,进一步从个别方程的深入研究逐渐形成了偏微分的一般理论,如方程的分类、特征理论等,这便是经典的偏微分方程理论的范畴。 然而到了20世纪随着科学技术的不断发展,在科学实践中提出了数学物理方程的新问题,电子计算机的出现为数学物理方程的研究成果提供了强有力的实现手段。又因为数学的其他分支(如泛函分析、拓扑学、群论、微分几何等等)也有了迅速发 展,为深入研究偏微分方程提供了有力的工具。因而,20世纪关于数学物理方程的研究有了前所未有的发展,这些发展呈如下特点和趋势:

大学几乎所有学科的课本答案

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光信息科学与技术专业本科生培养方案.

光信息科学与技术专业本科生培养方案Undergraduate Program for Specialty in Optical Information Science and Technology 一、培养目标 Ⅰ、Educational Objectives 培养德、智、体全面发展,既具有系统、扎实的物理学及光信息科学的理论基础,又在以光波为载波的信息获取、传递、处理及应用等方面具有较宽广的专业知识、较强的英语语言能力、计算机应用能力和实践动手能力,良好的人文素质和创新精神的高级研究型、应用型人才。毕业生能在光信息技术产业、科研部门、高等院校及相关领域从事研究、设计及开发等工作。 This program provides students with the comprehensive background knowledge in physics and optical information science, also thorough abilities in information retrieving, transferring, processing and application. The courses encourage good English performance, attainment in humanities and art, ability to problem solving and initiative. Students may further their career on research, design and development in optical information technology industry, research sectors, colleges and various fields. 二、业务素质培养要求 Ⅱ、Professional Skills Profile 毕业生应获得以下几方面的知识和能力: 1.具有扎实的数学和物理学基础; 2.掌握光信息科学、电子学、计算机科学的基本理论和方法; 3.具有研究光信息科学及其相关领域理论问题和解决实际问题的能力; 4.了解光信息科学的发展动态; 5.具有较强的英语语言应用能力; 6.掌握文献检索、资料查询的方法和撰写科学论文的能力; 7.具有较好的人文社科知识和较高的人文素质,以及较强的协调、组织能力; 8.具有较强的创新精神和团队合作精神; 9.了解体育运动的基本知识,初步掌握锻炼身体的基本技能,养成科学锻炼身体的习惯,身体健康,达到大学生体育合格标准。 Students are expected to gain the following knowledge and skills: 1.Sound grounding in both mathematics and physics; 2.Principles of optical information science, electronics and computer science; 3.Research and problem solving skills in optical information science and its relating area; 4.Skills to understand the development and trend in optical information science; 5.Skills to use English language;

数理方程第二版 课后习题答案教学教材

数理方程第二版课后 习题答案

第一章曲线论 §1 向量函数 1. 证明本节命题3、命题5中未加证明的结论。 略 2. 求证常向量的微商等于零向量。 证:设,为常向量,因为 所以。证毕 3. 证明 证: 证毕4. 利用向量函数的泰勒公式证明:如果向量在某一区间内所有的点其微商为零,则此向量在该区间上是常向量。 证:设,为定义在区间上的向量函数,因为

在区间上可导当且仅当数量函数,和在区间上可导。所以,,根据数量函数的Lagrange中值定理,有 其中,,介于与之间。从而 上式为向量函数的0阶Taylor公式,其中。如果在区间上处处有,则在区间上处处有 ,从而,于是。证毕 5. 证明具有固定方向的充要条件是。 证:必要性:设具有固定方向,则可表示为,其中为某个数量函数,为单位常向量,于是。充分性:如果,可设,令,其中为某个数量函数,为单位向量,因为,于是 因为,故,从而 为常向量,于是,,即具有固定方向。证毕

6. 证明平行于固定平面的充要条件是。 证:必要性:设平行于固定平面,则存在一个常向量,使得,对此式连续求导,依次可得和,从而,,和共面,因此。 充分性:设,即,其中,如果,根据第5题的结论知,具有固定方向,则可表示为,其中为某个数量函数,为单位常向量,任取一个与垂直的单位常向量,于是作以为法向量过原点的平面,则平行于。如果,则与 不共线,又由可知,,,和共面,于是,其中,为数量函数,令,那么,这说明与共线,从而,根据第5题的结论知,具有固定方向,则可表示为,其中为某个数量函数,为单位常向量,作以为法向量,过原点的平面,则平行于。证毕 §2曲线的概念 1. 求圆柱螺线在点的切线与法平面的方程。 解:,点对应于参数,于是当时,, ,于是切线的方程为:

数理方程总结完整终极版

00 |()()t t u x u x t ?ψ===????=?? ?k z j y i x ?????+??+??= ?u u ?=grad 拉普拉斯算子:2222222 z y x ??+??+??=???=?2 2 22 2y u x u u ??+??=? 四种方法: 分离变量法、 行波法、 积分变换法、 格林函数法 定解问题: 初始条件.边界条件.其他 波动方程的初始条

波动方程的边界条件:

(3) 弹性支承端:在x=a端受到弹性系数为k 的弹簧的支承。 定解问题的分类和检验:(1) 初始 问题:只有初始条件,没有边界条 件的定解问题; (2) 边值问题:没有初始条件,只 有边界条件的定解问题; (3) 混合问题:既有初始条件,也 有边界条件的定解问题。 ?解的存在性:定解问题是 否有解; ?解的唯一性:是否只有一 解; ?解的稳定性:定解条件有 微小变动时,解是否有相应的微小变动。 分离变量法:基本思想:首先求出具有变量分离形式且满足边界条件的特解,然后由叠加原理作出这些解的线性组合,最后由其余的定解条件确定叠加系数。把偏微分方程化为常微分方程来处理,使问题简单化。适用范围:波动问题、热传导问题、稳定场问题等

分离变量法步骤:一有界弦的自由振动二有限长杆上的热传导三拉普拉斯方程的定解问题 常用本征方程齐次边界条件 2''0 (0)()0,/,1,2,sin k k X X X X l k l k X x λλββπβ+=?? ==? ====0,1,2,0,1,2,λ0,1,2,λ

非齐次方程的求解思路用分解原理得出对应的齐次问题。解出齐次问题。求出任意非齐次特解。叠加成非齐次解。 行波法:1.基本思想:先求出偏微分方程的通解,然后用定解条件确定特解。这一思想与常微分方程的解法是一样的。2.关键步骤:通过变量变换,将波动方程化为便于积分的齐次二阶偏微分方程。3.适用范围:无界域内波动方程,等…

数学物理方法123章作业解答

另:()y x u u ,=,()y x v v ,=,?? ?==? ρ?ρsin ,cos y x ? ?ρ ρ ρ sin cos y u x u y y u x x u u ??+ ??= ????+ ????= ?? ρ ?????ρ?ρρ??ρ? ρ??= ??+ ??= ??+ ??- =??? ? ????+-??=???? ??????+????= ??u x u y u y v x v y v x v y y v x x v v cos sin cos sin cos )sin (111 ? ?ρ ρ ρ sin cos y v x v y y v x x v v ??+ ??= ????+ ????= ?? ρ ?????ρ?ρρ??ρ? ρ??- =??- ??- =??+ ??- =??? ? ????+-??=???? ??????+????= ??v x v y v y u x u y u x u y y u x x u u cos sin cos sin cos )sin (111 所以,有 ?????? ???-=????=??ρ?ρ?ρρv u v u 11 第18页 第2题

第27页 指出下列多值函数的支点及其阶。 (1) ) (a z - 解:根式的可能支点是∞点和根式内多项式的零点,现在来逐个考察这些点的性质。 ① a z =:在此点的邻域内任取一点 1 11φρi e a z +=(11 <<ρ),则有 2 11)(φ φ ρρi i e e a z = = - 当保持 1ρ不变 π φφ211+→(绕 a z =一周)时,有

数学物理方法大作业

基于分离变量法的波导中的电磁波研究 1 空间当中的电磁波 在迅变情况下,电磁场以波动形式存在,电磁场的基本方程是麦克斯韦方程组,对于在0==J σ情况下的迅变场,麦克斯韦方程组为]4[ ?? ? ?? ???? =??=????=????- =??00B D t D H t B E (1) 为了便于求解,通常将(1)式化为 ??? ????=??-?=??-?0101 22 2 22 22 2 t B c B t E c E (2) 必须指出的是,(2)式中第一式E 的三个分量X E ,y E ,z E 虽然是三个独立方程,但是其解却是相互关联的,因为(1)式到(2)式麦克斯韦方程变为二阶的麦克斯韦方程,故解的范围变大了。为了使波动方程(2)的解是原方程(2)的解,必须是波动方程的解满足条件 0=??E 。 求解方程(1),即为求解 ???? ??? ????- =??=??=??-?t B E E t E c E 0012222 (3) (3)式在给定的边界条件下,可以求得定解. 对于定态电磁波,场量可以表示为 t i e z y x E E ω-=),,( (4) 考虑(4)式,(3)式可表示如下:

? ?? ? ? ?? ??-==??=+?E i B E E k E ω002 2 (5) 设电磁波为时谐波,并考虑到关系H B μ=,由(5)式可得到z y x ,,三个分量的6个标量方程: x y x H i E y E ωμγ-=+?? (6) y x z H i E x E ωμγ-=-??- (7) z x y H i y E x E ωμ-=??- ?? (8) x y z E i H y H ωεγ=+?? (9) y x z E i H x H ωεγ=-??- (10) z x y E i y H x H ωε=??- ?? (11) 以上6个方程经过简单运算,可以将横向场分量y x y x H H E E ,,,用两个纵向场分量 z z H E ,来表示,即: )(1 2 y E i x H k H z z c x ??-??- =ωεγ (12) )(12 x E i y H k H z z c y ??+??- =ωεγ (13) )(12 y H i x E k E z z c x ??+??- =ωμγ (14) )(12 x H i y E k E z z c y ??-??- =ωμγ (15) 式中222 k k c +=γ

数学物理方法第05章习题

第五章 习题答案 5.1-1一长为l 的均匀细杆,0=x 端固定,另一端沿杆的轴线方向被拉长d 而静止(假定拉长在弹性限度内)。突然放手使其振动,试写出振动方程与定解条件。 解:振动方程的形式与自由杆的振动方程一样。 ()l x u a u xx tt ≤≤=-00 2 ρ Y a = 2 初始条件:()()l x x l d x U ≤≤= 00, ()00,=x U t 边界条件:()0,0=t U ()0,0=t U x (右端自由振动) 5.1-2 长为l 的弦两端固定,密度为ρ,开始时在ε<-c x 处受到冲量I 的作用,写出初始条件。 解: ()00,=x U 在ε≥-c x 处 ()00,=x U t 在ε<-c x 处 由动量定理有: [] ερ ερ2)0,(0)0,(2I x U x U I t t = ?-?= 即:()??? ??<-≥-=ε ερ εc x I c x x U t 200, 5.1-3 长为l 的均匀细杆,在振动过程中,0=x 固定,另一端受拉力0F 的作用。试写出边界条件。(横截面积S ,杨氏模量Y )。 解:()0,0=t U 2 20),(t U S S t l P F ????=?--ρεε 当0→ε时有YS F t l U x U Y S F x l x 0 0),(= ???? ?==

5.1-4线密度为ρ,长为l 的弦两端固定,在某种介质中作阻尼振动,单位长度受阻力 t u h F ??-=,试写出其运动方程。 解:如图,取微元x d ,它的两端与x 轴间的夹角分别为21αα、,两端受力分别为 ()()t x T t x x T ,,d 、+,受力分析如下: x 轴方向: ()()0cos ,cos ,d 21=-+ααt x T t x x T 21,αα很小,则()()t x T t x x T ,,d =+, 即弦上张力不变。 y 轴方向:()()2221d d d sin ,sin ,d t u x g x x F t x T t x x T ????=??=?+-+ρραα 略去重力x g d ρ 有: x t u h x x u T t u x d d d 2222???-????=??ρ 所以:02 222=???+???-??t u h x u T t u ρρ 设2 a T =ρ 有:02 =+-t xx tt u h u a u ρ 5.1-5一均匀细圆锥杆作纵振动,锥的顶点固定在0=x 处,试导出此杆的振动方程。 解:设体密度为ρ,取微元x d (s 与s '中间一段) 则质量()?? ? ????-'?+??=s x s x x m 31d 31d ρ 而2 22 d 2d x x x x x x x s s +≈??? ??+=' 故()x s s x x x x m d d 31d 2 3 ??≈??? ?? ??-+??=ρρ 纵向上由牛顿定律有:s t x P s t x x P t u m ?-'?+=???),(),d (d 22 ()s x t x u x x x x t x x u Y t u x s ???? ???????-??? ??+??+??=???),(d ,d d 222ρ 1α 2α x l ()t x x T ,d + ()t x T , ()t x u , x x x d + x s s '

数学物理方法大作业1

数学物理方法大作业1 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

目录 一.实际现象的描述3 二.问题的求解4 (一)求弦振动泛定方程4 (二)解弦振动方程 (6) Ⅰ.达朗贝尔法求“无限和半无限的”弦振动函数 (6) Ⅱ.分离变量法求两端固定弦振动方程 (7) 三.各种情形下的弦振动求解及图像 (9) 四.总结21

一·实际现象的描述 演奏者在演奏弦乐器(如二胡、提琴)时,用弓在弦上来回拉动,并通过另一只手指在按不同弦的不同地位的协调作用,奏出各种不同的美妙的音乐。演奏者所用的乐器不同,奏出音乐的悦耳度也就不同。 演奏者虽然用弓所接触的只是弦的很小一段,似乎应该只引起这个小段的振动,而事实上,振动总是传播到整根弦。 这振动是怎样传播的呢如何利用数学方法来求解这种物理问题如何通过直观的方程来说明不同乐器演奏出的音乐效果不同的原因可否利用matlab来将这种振动直观表示出来 通过对于弦振动方程的学习,及对matlab的初步了解,我对于不同定解问题下弦振动方程的求解做了初级小结。也尝试利用matlab直观表述不同定解条件下的弦振动动态图像。

二·问题的求解 (一)求弦振动泛定方程 在求解时,我们不妨认为弦是柔软的,就是说在放松的条件下,把弦完成任意的形状,它都保持静止。由于弦乐器所用的弦往往是很轻的,它的重量只有张力的几万分之一。跟拉力相比,弦的重量完全可以略去,这样,真实的弦就抽象为“没有重量”的弦。 把没有重量的弦绷紧,它在不振动时是一根直线,就取这直线作为x轴。把弦上各点的横向位移记作u。这样,横向位移u是x 和t的函数,记作u(x,t)。要求解弦振动,首先应找出u所遵从的方程。 把弦细分为许多极小的小段,拿区间(x,x+dx)上的小段B为代表加以研究。B既然没有重量而且是柔软的,它就只受到邻段A和C的拉力和。弦的每小段都没有纵向(即x方向)的运动,所以作用于B的纵向合力应为零。

2018物理二轮复习100考点第十七章物理思维方法专题17.13数学物理方法

专题17.13 数学物理方法 1.(2008·上海)如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图。在Oxy 平面的ABCD区域内,存在两个场强大小均为E的匀强电场I和II,两电场的边界均是边长 为L的正方形(不计电子所受重力)。 (1)在该区域AB边的中点处由静止释放电子,求电子离开ABCD区域的位置。 (2)在电场I区域内适当位置由静止释放电子,电子恰能从ABCD区域左下角D处离开,求所有释放点的位置。 (3)若将左侧电场II整体水平向右移动L/n(n≥1),仍使电子从ABCD区域左下角D处离开(D不随电场移动),求在电场I区域内由静止释放电子的所有位置。 (2)设释放点在电场区域I中,其坐标为(x,y),在电场I中电子被加速到v1,然后进入 电场II做类平抛运动,并从D点离开,有,, 解得xy=,即在电场I区域内满足议程的点即为所求位置。 (3)设电子从(x,y)点释放,在电场I中加速到v2,进入电场II后做类平抛运动,在高度为y′处离开电场II时的情景与(2)中类似,然后电子做匀速直线运动,经过D点,则有

,,,。 解得,即在电场I区域内满足方程的点即为所求位置。 【点评】大于题述要求的单个或分离位置,可以用位置坐标表示;对于连续位置则需要用方程表示。 2.(2008·四川)A、B两辆汽车在笔直的公路上同向行驶。当B车在A车前84 m处时,B 车速度为4 m/s,且正以2 m/s2的加速度做匀加速运动;经过一段时间后,B车加速度突然变为零。A车一直以20 m/s的速度做匀速运动。经过12 s后两车相遇。问B车加速行驶的时间是多少? 3.(2014·四川省雅安三诊)如题79B图所示,质量为m的小球从四分之一光滑圆弧轨道顶端静止释放,从轨道末端O点水平抛出,击中平台右下侧挡板上的P点。以O为原点在竖直面内建立如图所示的平面直角坐标系,挡板形状满足方程 y=6-x2(单位:m),小球质量m=0.4 kg,圆弧轨道半径R=1.25m,g 取10 m/s2;求: (1)小球对圆弧轨道末端的压力大小; (2)小球从O点到P点所需的时间(结果可保留根号)。

数学物理方法大作业1

目录一.实际现象的描述 3 二.问题的求解4 (一)求弦振动泛定方程 4

(二)解弦振动方程 (6) Ⅰ.达朗贝尔法求“无限和半无限的”弦振动函数 (6) Ⅱ.分离变量法求两端固定弦振动方程 (7) 三.各种情形下的弦振动求解及图像 (9) 四.总结21 一·实际现象的描述 演奏者在演奏弦乐器(如二胡、提琴)时,用弓在弦上来回拉动,并通过另一只手指在按不同弦的不同地位的协调作用,奏出各种不同的美妙的音乐。演奏者所用的乐器不同,奏出音乐的悦耳度也就不同。

演奏者虽然用弓所接触的只是弦的很小一段,似乎应该只引起这个小段的振动,而事实上,振动总是传播到整根弦。 这振动是怎样传播的呢?如何利用数学方法来求解这种物理问题?如何通过直观的方程来说明不同乐器演奏出的音乐效果不同的原因?可否利用matlab来将这种振动直观表示出来? 通过对于弦振动方程的学习,及对matlab的初步了解,我对于不同定解问题下弦振动方程的求解做了初级小结。也尝试利用matlab 直观表述不同定解条件下的弦振动动态图像。 二·问题的求解 (一)求弦振动泛定方程 在求解时,我们不妨认为弦是柔软的,就是说在放松的条件下,把弦完成任意的形状,它都保持静止。由于弦乐器所用的弦往往是很

轻的,它的重量只有力的几万分之一。跟拉力相比,弦的重量完全可以略去,这样,真实的弦就抽象为“没有重量”的弦。 把没有重量的弦绷紧,它在不振动时是一根直线,就取这直线作为x轴。把弦上各点的横向位移记作u。这样,横向位移u是x和t的函数,记作u(x,t)。要求解弦振动,首先应找出u所遵从的方程。 把弦细分为许多极小的小段,拿区间(x,x+dx)上的小段B为代表加以研究。B既然没有重量而且是柔软的,它就只受到邻段A和C的拉力和。弦的每小段都没有纵向(即x方向)的运动,所以作用于B的纵向合力应为零。 弦的横向加速度记作。按照,小段B的纵向和横向运动分别为 式中时弦的线密度,即单位长度的质量。ds为小段B的弧长。

(整理)数学物理方法

《数学物理方法》课程考试大纲 一、课程说明: 本课程是物理学专业的一门重要基础课程,它是继高等数学后的一门数学基础课程。 本课程的教学目的是:(1) 掌握复变函数、数学物理方程、特殊函数的基本概念、基本原理、基本解题计算方法;(2) 掌握把物理问题归结成数学问题的方法,以及对数学结果做出物理解释。为今后学习电动力学、量子力学和统计物理等理论物理课程打下必要的数学基础。 本课程的重点是解析函数、留数定理、傅里叶变换、数学物理方程、分离变数法、傅里叶级数法、本征值问题等。 本课程的难点是把物理问题归结成数学问题,以及各种数学物理方程的求解。 二、参考教材: 必读书:《数学物理方法》,梁昆淼编,高等教育出版社,1998年6月第3版。 参考书:《数学物理方法》,汪德新编,科学出版社,2006年8月第3版;《数学物理方法》,赵蕙芬、陆全康编,高等教育出版社,2003年8月第2版。 三、考试要点: 第一章复变函数 (一)考核知识点 1、复数及复数的运算 2、复变函数及其导数 3、解析函数的定义、柯西-黎曼条件 (二)考核要求 1、掌握复数三种形式的转换。 2、掌握复变函数的导数和解析等基本概念,并掌握判断导数是否存在和函数是否解析的 方法。 u 。 3、了解解析函数与调和函数的关系,并能从已知调和函数u或v,求解析函数iv 第二章复变函数的积分 (一)考核知识点 1、复变函数积分的运算 2、柯西定理 (二)考核要求 1、理解单通区域和复通区域的柯西定理,并能用它们来计算复变函数的积分。

2、掌握应用原函数法计算积分。 3、掌握柯西公式计算积分。 第三章幂级数展开 (一)考核知识点 1、幂级数的收敛半径 2、解析函数的泰勒展开 3、解析函数的洛朗展开 (二)考核要求 1、理解幂级数收敛圆的性质。 2、掌握把解析函数展开成泰勒级数的方法。 3、掌握把环域中的解析函数展开成洛朗级数的方法。 4、理解孤立奇点的分类及其类型判断。 第四章留数定理 (一)考核知识点 1、留数的计算 2、留数定理 3、利用留数定理计算实变函数定积分 (二)考核要求 1、掌握留数定理和留数计算方法。 2、掌握利用留数定理计算三类实变函数定积分。 第五章傅里叶变换 (一)考核知识点 1、傅里叶级数 2、傅里叶变换 3、δ函数 (二)考核要求 1、掌握周期函数的傅里叶级数形式和定义在有限区间) ,0(l上的函数的傅里叶展开。 2、掌握非周期函数的傅里叶变换。 3、掌握δ函数的性质及其傅里叶积分的形式。 第七章数学物理方程的定解问题

北邮大三上电子信息工程课程介绍

课程简介 理论课 《通信原理I》 先修课程:高等数学、复变函数、概率论、信号与系统、通信电子电路、随机信号分析 课程简介:北邮“四大名补”的最后一门,是北邮的精品课程与王牌科目。按照往年惯例,成绩构成=20%作业+40%期中+40%期末,平时不太重视期中考试的童鞋需要 提高警惕了。课程难度取决于之前的基础,主要是《信号与系统》和《随机信号 分析》,信号和随机基础较好的童鞋可能会略感轻松。遇到问题解决不了的时候 稍微勤快一点儿,多翻翻这两本书。 大三上学期开课的《通信原理I》主要讲授教材的前7章,大三下学期开课的《通 信原理II》主要讲授教材的8至10章,第11至13章不讲。按照往年惯例,通 原I期中考试考查到5.6小节,也就是眼图,大题也主要集中在第四章和第五章, 前三章都是在复习信号和随机。然而,如果没有前三章的基础,恐怕很难完全掌 握第四、第五两章的内容。 《通信原理I》试图通过建立随机信号模型来分析通信系统的性能,课程以循序 渐进的方式依次讲解模拟通信系统、数字基带传输和数字频带传输,关注的模块 是发端调制和收端解调,衡量的标准是判决门限和误码性能。其中,模拟通信系 统可以类比通信电子电路中讲解的内容进行理解;而数字通信系统则需要大家在 理解基本概念(5.1小节)的基础上,利用信号和随机的知识去建立信号模型, 分析功率谱密度,推导判决门限,评估系统误码性能。 课程备注:北邮的《通信原理》教材是众多科目中少有的精品教材,思路明确、概念清晰、推导详实、深入浅出;任课教师通常也都是各个教研室的组长或主任,授课经验 丰富,为这门课程的教学质量提供了双重保证。尽管课程本身需要理解和记忆的 知识点都不少,但是相信在大家的努力下应该可以轻松掌握。 对于通信感兴趣的童鞋可以在大三下学期继续选修该课程,《通信原理II》中信 源信道编码以及扩频的知识的将带领你们真正推开通信领域的大门。 《微处理器与接口技术》 先修课程:大学计算机基础、数字电路与逻辑设计 课程简介:尽管这门课程不需要计算电容电阻,但仍然与硬件有关;尽管这门课程不需要设计复杂的算法,但仍然与程序有关。《微处理器与接口技术》的教材为了顺应技 术的发展,综合了传统的8086/8088和最新的ARM两部分处理器知识,但是按 照往年惯例应该依旧是以8086/8088作为重点,ARM作为补充。硬件方面,主 要讲解微处理器、存储器、中断控制器、定时器、计数器、模数/数模转换器的 结构(接口)及功能;软件方面,主要讲解汇编语言。软硬结合起来,就是根据 需求使用合适的元器件设计电路,然后使用汇编语言初始化该元件,并实现简单

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