数学物理方法期末复习提纲课件
数学物理方法复习要点13.6.19-24页PPT资料
利用递推公式
P lx P l' 1 x P l' 1 x
上式 u22Pl10Pl10Pl11Pl11
展成广义傅立叶级数。 7、熟练利用连带勒让德多项式给出拉普拉斯方程非轴对称
性定解问题的解。
第十一章 柱函数
1、熟悉三类贝塞尔方程和三类柱函数 2、掌握几类柱函数的自然边界条件 3、熟练掌握贝塞尔函数的递推公式 4、掌握贝塞尔函数的零点与模值 5、能将函数展成贝塞尔级数 6、能熟练解决柱坐标系下的边值问题（波动方程，输运方
第七章 数学物理方程定解问题 1、能导出弦的横振动方程、均匀杆的纵振动方程、扩散
方程、热传导方程、静电场方程 2、能正确写出波动方程、输运方程的初始条件 3、能正确写出数理方程方程的三类边界条件(注意符号的
正负) 固定端、自由端、弹性支撑、绝热、过截面有热量交换
衔接条件：振动问题，两种材料连接，位移连续、连接面上二力相等 静电场：电势相等，点位移矢量连续 4、能正确写出定解问题 5、掌握达朗贝尔公式，熟练运用达朗贝尔公式解无界和半 无界弦波动方程的定解问题 6、明确行波法中波动方程解的物理意义
解格林函数的边值问题。 5、掌握三维无界空间的基本解和二维无界空间极坐
标下的基本解。 6、熟练应用电像法求半空间、球形区域和圆域等的
格林函数 7、运用电像法给出半空间、球形区域和圆域等边值
问题的积分公式。
第十三章 积分变换法
1、掌握傅立叶变换的定义 2、掌握傅立叶变换的基本性质 3、掌握拉普拉斯变换的定义 4、掌握拉普拉斯变换的基本性质 5、熟练运用傅立叶变换法求解无限长杆热传导问
所以
ur,C 0l 1C lrllla l1a rl1P lcos
代入 第二个边界条件，有
数学物理方法总复习
第一章 复变函数复数的三种表示：代数表示，三角表示与指数表示几个初等函数的定义式：()1sin 2iz iz z e e i-=- ()1cos 2iz iz z e e -=+ ()12z z shz e e -=- ()12z z chz e e -=+ ln ln()ln iArg iArgz z z e z z ==+§1.3导数u v x y v u xy ∂∂⎧=⎪∂∂⎪⎨∂∂⎪=-⎪∂∂⎩ Cauchy-Riemann 方程§1.4 解析函数1．定义若复变函数()f z 在点0z 及其邻域上处处可导，则称()f z 在0z 点解析。
注意：如果只在一点导数存在，而在其他点不存在，那么也不能说函数在该点解析。
例如：函数2)(z z f =在0=z 点是否可导？是否解析？ 解：222)(y x z z f +==，22y x u +=，0=v ，x x u 2=∂∂，y y u 2=∂∂，0=∂∂xv ，0=∂∂y v ， 由此可见，仅在0=z ，u 、v 可微且满足C-R 条件，即)(z f 仅于0=z 点可导，但在0=z 点不解析。
在其他点不可导，则它在0z =点及整个复平面上处处不解析。
某一点，函数解析⇒⇐可导某一区域B，函数解析⇔可导2．解析函数的性质（ⅰ）几何性质（ⅱ）调和性（ⅲ）共轭性例已知323u x xy=-求v看书上例题§2.1 复变函数的积分∴复变函数的路积分可以归结为两个实函数的线积分。
因此复变函数积分也具有实变函数积分的某些性质。
一般说来，积分值不仅依赖于起点、终点。
积分路线不同，其结果也不同.§2.2 柯西定理的应用§2.3 不定积分§2.4 柯西公式均属于考试内容！第三章幂级数展开,)()()(20201000Λ+-+-+=-∑∞=z z a z z a a z z a k k k （1）比值判别法（达朗贝尔判别法,D ’ Alember ）（3.2.3） （2）根值判别法（柯西判别法）（3.2.6） §3.3 泰勒级数的展开2. 其他展开法可用任何方法展开，只要0()kz z -项相同，那么展开结果一定相同（根据Taylor 展开的唯一性）如利用00111!k k k z k t t t z e z k ∞==∞=⎧=<⎪-⎪⎨⎪=<∞⎪⎩∑∑ ∞<+-=∑∞=+z k z z k k k ,)!12()1(sin 012;∞<-=∑∞=z k z z k k k ,)!2()1(cos 02 等等！例6 将211z -在00z =点邻域展开（1z <） 解：利用011k k t t ∞==-∑有：24222011(1)1k k k z z z z z z ∞==+++++=<-∑K K例7 11z -在02iz =点的邻域展开 解：01011111(1)()1222211212()1122()2(1)22(1)2kk kk k i i iiz z z iiz i ii z i i z i∞=∞+===⋅---------=---=-<--∑∑§3.5 洛朗（Laurent ）级数展开（1）展开中心z 0不一定是函数的奇点；3展开方法的唯一性间接展开方法：利用熟知公式的展开法 较常用 例 2 将函数21()(2)(3)f z z z =--在021z <-<内展开为Laurent 级数 解：因为021z <-<内展开，展开形式应为(2)nn n c z ∞=-∞-∑ 01113(2)11(2)(2)(21)nn z z z z z +∞===------=---<∑ 而20111(2)(3)312(2)(2)(21)n n n z z z z n z z ∞=-''⎡⎤⎛⎫=-=- ⎪⎢⎥--⎝⎭⎣⎦=+-++-+-<∑K K得到：22221111()(2)(3)(2)(3)123(2)(2)(2)(2)021n n n f z z z z z z n z z n z z -∞-===•----=++-++-+-=-<-<∑L L例3 函数1()(1)(2)f z z z =--在下列圆环域内都是处处解析的，将()f z 在这些区域内展开成Laurent级数 ①01z <<②12z <<③2z <<∞④011z <-< 解：①11111()211212f z zz z z =-=----- 由于1z <从而12z<，利用 21111n z z z z z =+++++<-K K 可得：22111(1)122222212n n z z z z z =+++++<-K K 22221()(1)(1)22221370248nn n z z z f z z z z z z z ∴=+++++-+++++=+++<K K K K K 结果中不含负幂次项，原因在于1()(1)(2)f z z z =--在1z <内解析的。
数学物理方法-复变函数复习31页PPT
u d xz
1
2 y d x ？
0 x 0 2 x x 2 y 22x 2 y 2
极坐标
v x x 2 y 2c o s( 1 c o s)
2 sin 2 2
u1v,v1u
u 1 v 1 (2 sin 2)2 1 co s 2 u v (2 sin 2) 2sin 2
a0a1z1a2z2a3z3L1 2a0z21 2a1z31 2a2z41 2a3z5L 4 1!a0z44 1!a1z54 1!a2z64 1!a3z7L1
a 0 a 1 z 1 ( a 2 1 2 a 0 ) z 2 ( a 3 1 2 a 1 ) z 3 ( a 4 1 2 a 2 4 1 ! a 0 ) z 4 L 1
例
1111
4 7 10
解
绝对一致收敛
t 1 a1 a0,b0
01tbdt n0
1ta1(tb)nd
0
t
t1 anb1(1)ndt
0 n0
(1)n
1 dtanb
( 1) n
n0 anb0
n0 a nb
1 1 1 1 1 1 ( 1 )3 1 1 1 dt
4710 1 3
例：在z=0展开 1
cos z
1 1 cos 0
在z=0解析
待定系数法
待定系数法：设
1 cos z
k 0
ak zk
又
cosz
(1)k z2k
k0 (2k)!
a k 为待定系数
则
akzk
k0
k0
(1)k z2k 1 (2k)!
[ a k a k z k a k z k a k z k L ] [ 1 1 2 z 2 4 1 ! z 4 6 1 ! z 6 L ] 1
数学物理方法期末复习纲要
第十二章 格林函数 第七章到第十一章的分离变数法得到的解表示为多个的无穷求和 本章将偏
微分方程的解表示为积分形式 格林函数法 1 掌握格林函数是 点源影响函数 的概念 由此可将解表为积分 2 掌握 点源 的数学表达以及第一类边条下格林函数应满足的方程 3 了解格林函数的求法 4 了解方程解的积分表达式
要掌握拉普拉斯方程在球坐标系下的各种定解问题 可以参见附录 以及所附表 1 表 2
第十一章 柱函数 11.1) 理解三类柱函数的定义 J N H 贝塞尔 诺依曼 汉克尔函数
熟悉其渐近行为 特别是 x → 0 的行为
2
11.2) 掌握贝塞尔方程的解 特别注意 µ 本征值通常直接通过贝塞尔函数的
零点来表示 贝塞尔函数也是正交 完备 可归一的 可作为广义傅里叶级数的基 11.4) 掌握虚宗量贝塞尔方程的解 熟悉虚宗量贝塞尔函数 虚宗量汉克尔函 数的渐近行为 11.5) 掌握球贝塞尔方程的解 特别注意球贝塞尔函数 球诺依曼函数的渐近 行为
3 ∆u = 0
4 ∆v + k 2v = 0
它们在 球坐标系 r ,θ,ϕ 和 柱坐标系 ρ,ϕ, z 中分离变数时碰到的
方程包括
P.S.: (记住方程的解 方程本身的形式可看书)
1 欧拉 方程
ρ2
d 2R dρ2
+
ρ
dR dρ
−
m2R
=
0
A + B ln ρ
解为
R(
ρ
)
=
Cρm
+
D
1 ρm
)
数学物理方法复习提纲
复变函数论复变函数：若在复数平面上存在一个点集E ，对于E 中的每一点z ，按照一定的规律，有一个或多个复数值w 与之相对应，则说在点集E 上定义了一个复变函数，记作：)(z f w =，点集E 叫作函数的定义域令：iv u z f w +==)(，并将iy x z +=代入，则有：),(),()()(y x iv y x u z f w iv u z f w iy x z +==⇒⎭⎬⎫+==+=初等复变函数：指数函数：)sin (cos y i y e e e e e x iy x iy x z +===+ 三角函数： ()iz iz e e i z --=21sin ,z z z cos sin tan =,zz z sin cos cot = 1）因为z z sin )2sin(=+π，z z cos )2cos(=+π，所以z sin ，z cos 具有实周期π2 2）z sin ，z cos 为无界函数。
3）212121sin sin cos cos )cos(z z z z z z =±212121sin cos cos sin )sin(z z z z z z ±=±1cos sin 22=+z z 双曲线函数：()z z e e shz --=21 ， ()z z e e chz -+=21 ， chzshz thz = 对数函数：iArgz z Lnz iv u w +==+=ln 幂函数：为复常数）（αααααArgzi z Lnz e e e z ln == 一般指数函数：为复常数）（αααααziArg z zLn z e e e ln == 复变函数的导数：设函数)(z f w =是在区域E 上定义的单值函数，对于E 上的某点z ，如果极限zz f z z f z w z z ∆-∆+=∆∆→∆→∆)()(lim lim00存在，则称函数)(z f w =在点z 处可导，此极限叫作函数)(z f w =在点z 处的导数，表示为:)()()()(lim lim00z f dz z df z z f z z f z w z z '==∆-∆+=∆∆→∆→∆复变函数可导的充要条件：复变函数),(),()(y x iv y x u z f w +==可导的充要条件是偏导数x y x u ∂∂),(，y y x u ∂∂),(，x y x v ∂∂),(，yy x v ∂∂),(存在、连续，并且满足柯西-黎曼条件，即： y y x v x y x u ∂∂=∂∂),(),(，xy x v y y x u ∂∂-=∂∂),(),( 解析函数(全纯函数，正则函数)：如果函数)(z f 在0z 点及其邻域内处处可导，那么称)(z f 在0z 点解析。
数学物理方法复习提纲
数学物理方法(2)复习提纲第三章第四节概念：若在空间某一区域上定义了一个物理量，这个空间区域就称为场。
所定义的物理量则称为场函数。
如果场函数是标量，相应的场称为标量场；如果场函数是矢量，相应的场称为矢量场。
如果场函数只与空间变量有关，而与 时间 变量无关时，相应的场称为定常场（或稳定场）。
一个矢量场，如果场矢量始终平行于某一固定平面，且在垂直于该平面的任一直线上场矢量的大小和方向均不改变，这样的场称为平面场。
平面场中的一点实际上是指过该点而与固定平面相垂直的一条直线。
平面场中的一条曲线实际上是指以该曲线为母线的一个相应的柱面。
平面场中的一个区域实际上是指以该区域为横截面的一个相应的柱体。
平面场中的一个重要概念是复位势：),(),()(y x iv y x u z w +=。
其中实部),(y x u 称为力（流）函数；虚部),(y x v 称为势函数。
),()(),(00),(),(00y x u dy E dx E y x u y x y x x y ++-=⎰),()(),(00),(),(00y x v dy E dx E y x u y x y x y x +--=⎰这两个函数的等值线分别称为力线和等势线；力线的方程为1),(C y x u =；等势线的方程为2),(C y x v =。
要求：熟悉以上概念；给了场函数E ，会求复位势)(z w ；给了复位势)(z w ，会求力函数和势函数并会写力线和等势线方程。
典型习题：写出下列复位势所代表的平面静电场的电力线方程和等势线方程： (1) z z z w /1)(+=；(2) 2)(-+=z z z w ；(3) z z z w /1)(2+=；(4) 1/(1)w z =+第六章 保角变换概念：如果一个解析函数及其反函数在某一区域上均为单值函数，则称该函数为这个区域上的单叶函数。
函数单叶性的充要条件是：(1)函数在相应区域上解析；(2)函数的导数不为零。
《数学物理方法》课件
弹性力学方程的求解
总结词
弹性力学方程是描述弹性物体变形和应力分布的偏微分方程 ，通过求解该方程可以了解物体的弹性和稳定性。
详细描述
弹性力学方程的一般形式为 $nabla cdot sigma = f$，其中 $sigma$ 是应力张量，$f$ 是体力密度，$nabla cdot$ 是散 度算子。求解该方程可以得到应力分布、应变能和弹性常数 等。
在工程学中的应用
机械工程
数学物理方法在机械工程 中广泛应用于分析力学、 热传导、流体力学等问题 。
电子工程
在电子工程中，数学物理 方法用于描述电磁波的传 播、散射和吸收等。
土木工程
在土木工程中，数学物理 方法用于分析结构力学、 地震工程等问题。
在经济学中的应用
金融建模
数学物理方法在金融领域中用于 建立复杂的金融模型，如期权定
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数学物理方法将进一步发展，以适应未来科技发展的需求 ，特别是在能源、环境、生物医学等领域。
在此添加您的文本16字
随着人工智能和机器学习的发展，数学物理方法将与这些 技术相结合，以实现更高效、精确的问题解决方案。
06 数学物理方法的实际案例分析
一维波动方程的求解
总结词
一维波动方程是描述一维波动现象的基本方程，通过求解该方程可以了解波的传播规律 。
这些概念在描述物理现象的变化规律 和求解物理问题中发挥着关键作用， 例如在描述速度、加速度、功和能量 等物理量时。
微积分中的基本概念包括极限、连续 性、导数和积分等。
微分方程
微分方程是描述物理现象变化规律的数学工具，它表示一个或多个未知函数的导数 之间的关系。
微分方程的基本类型包括常微分方程、偏微分方程和积分微分方程等。
数学物理方法第四版期末总结ppt课件
d [ (i)3k (z i)k1] 1
(i)3k (k 1)(z i)k2
z i dz k0
z i k0
3
(k 2)i3(k3) (z i)k , (1 z i ) k
28
三、有限远孤立奇点分类及其类型判定
奇点名称 0 z z0 R 的洛朗级数 可去奇点 不含负幂项
22
例1 求幂级数 k(z i)k 的收敛圆. k 0
解
ak k
R lim ak a k
k 1
lim k k k 1
1
收敛圆: z i 1
23
例2
幂级数 ez zk
k0 k !
的收敛域。
1
解:
R lim ak lim
a k
k
k 1
k! 1
(k 1)!
lim k 1 , k
b2，…，bn外连续，则f(z)沿l正向积分 l f (z)dz 之值
等于f(z)在l所围区域内各奇点的留数和的2 i倍.
n
l
f
(z)dz
2 i
Re sf
j 1
(bj )
注意: 左边的积分是沿l 的正向进行的；
右边的奇点是指l 所围区域内的，并非是f(z)所有的奇点。
31
二、计算留数 各孤立奇点留数的计算公式
法二 零点和极点的关系
若z = z0是
f(z)的m阶零点，则z =
z0必是
1 f (z)
的
m阶极点。
2)
1
zk
1 z k0
3)
1
(1)k zk
1 z k0
( z ) ( z 1) ( z 1)
4) sin z (1)k
数学物理方法课件(北师大版)
cosz 1 (eiz eiz); 2
coshz 1 (ez ez); 2
注意：|sin z|和|cos z|可以大于1. 3. 根式函数：
根式函数 是多值函 数！
z
r cos
θ
2kπ 2
isin θ
2kπ 2
其中z reiθ reiθ2kπ, k 0,1, θ是主幅角。
r1r2exp[i(θ1 θ2)]
两个复数相乘等于它们的模相乘，幅角相加；
4. 除法运算：
z1 z2
x1x2 y1y2 x22 y22
i
x1y2 x22
x2y1 y22
r1 r2
cos(θ1
θ2) isin(θ1
θ2)
r1 r2
exp[i(θ1
θ2)]
两个复数相除等于它们的模相除，幅角相减；
• 平时成绩：30%
1. 课堂考勤15%：缺课一次扣1分。 2. 课后作业15%：缺交一次扣1分。
上篇 复变函数 下篇 数学物理方程
第一章 复变函数及其导数
§1.1 复数及运算 §1.2 复变函数 §1.3 复变函数的导数 §1.4 解析函数 §1.5 多值函数 §1.6 平面标量场
§1.1 复数及运算
lim f(z) A
zz0
2. 注意！由于z是复数，因此可以从复平面的不同方向 趋于z0 ，存在极限的定义表明他们使函数w趋于同一 个极限值A。如果极限值不同，则函数不存在极限！
例1.
求limzz z1
2z z z2 1
2的极限。
例2. 证明极限limz 不存在。 z0 z
• （二）复变函数的连续性
E
w=f(z) B
数学物理方法复习大纲复变函数部分
第一章复变函数 掌握复数的运算、可导的必要条件、解读函数实部及虚部的求解（参考课后习题，填空） 第二章复变函数的积分 掌握柯西定理、柯西公式基本概念，（填空）第三章 幂级数的展开 幂级数的收敛半径、收敛圆；复函数的泰勒展开及洛朗展开（参考教材习题与课件，填空）第四章留数定理 留数的计算、利用留数定理计算三种类型积分（计算题） 第五章傅立叶变换 傅立叶级数展开、傅立叶变换性质、δ函数的性质（填空） 第六章拉普拉斯变换 拉普拉斯变换的性质（填空）及应用（计算题）例题：（不仅限于）1. 复数1i e -的模为e ，主辐角为21π-弧度。
复数 =-)4ln(),2,1,0()12(4ln ±±=++k ik π。
复数=-i 4/)34(π+k i e2.若解读函数),(),()(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 ++。
3. 已知，l 为任一回路，n 为任一整数，α不在l 上，则⎰=-ln dz z )(α2πi ( n =-1 且 l 包含α) 或者0 (其它情况)。
4. =+⋅⎰-dx x ] )6([sinx 20092008 πδ -1/2 。
5、试阐述解读延拓的含义。
解读延拓的结果是否唯一？解读延拓就是通过函数的替换来扩大解读函数的定义域。
替换函数在原定义域上与替换前的函数相等。
无论用何种方法进行解读延拓，所得到的替换函数都完全等同。
6、奇点分为几类？如何判别？在挖去孤立奇点Zo 而形成的环域上的解读函数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 的环域作洛朗展开1）如果展开式中没有负幂项，则 为可去奇点；2）如果展开式中有无穷多负幂项，则 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。