内容简介
《偏微分方程(第1卷)(第2版)》是一套3卷集经典名著,第一版曾影印出版,广受好评。第2版新增内容312页(3卷),这是第1卷。本卷在引入连续统力学、电磁学和复分析和实例的基础上,介绍了许多解决实际问题的方法,如傅里叶分析、分布理论和索伯列夫空间,这些方法可用于解决线性偏微分方程的基本问题。书中涉及的线性偏微分方程有拉普拉斯方程、热方程、波动方程、一般椭圆方程、双曲方程和抛物方程等。目次:偏微分方程和向量场基本理论;拉普拉斯方程和波动方程;傅里叶分析、分布函数和常系数线性偏微分方程;索伯列夫空间;线性椭圆方程;线性发展方程;泛函分析概述;流形、向量丛和李群。
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目录
Contents of Volumes II and III
Preface
1Basic Theory of ODE and Vector Fields
1 The derivative
2 Fundamental local existence theorem for ODE
3 Inverse function and implicit function theorems
4 Constant-coefficientlinear systems; exponentiation of matrices
5 Variable-coefficientlinear systems of ODE: Duhamels principle
6 Dependence of solutions on initial data and on other parameters
7 Flows and vector fields
8 Lie brackets
9 Commuting flows; Frobeniuss theorem
10 Hamiltoniansystems
11 Geodesics
12 Variational problems and the stationary action principle
13 Differential forms N
14 The symplectic form and canonical transformations
15 First-order scalar nonlinear PDE
16 Completely integrable hamiltonian systems
17 Examples of integrable systems; central force problems
18 Relativistic motion
19 Topological applications of differential forms
20 Critical points and index of a vector field
A Nonsmooth vector fields
References
2 The Laplace Equation and Wave Equation
1 Vibrating strings and membranes
2 The divergence of a vector field
3The covariant derivative and divergence of tensor fields
4 The Laplace operator on a Riemannian manifold
5 The wave equation on a product manifold and energy conservation
6 Uniqueness and finite propagation speed
7 Lorentz manifolds and stress-energy tensors
8 More general hyperbolic equations; energy estimates
9 The symbol of a differential operator and a general Green-Stokes formula
10 The Hodge Laplacian on k-forms
11 Maxwells equations
References
3 FourierAnalysisDistributions and Constant-Coefficient Linear PDE
1 Fourier series
2 Harmonic functions and holomorphic functions in the plane
3 The Fourier transform
4 Distributions and tempered distributions
5 The classical evolution equations
6 Radial distributions polar coordinates and Bessel functions
7 The method ofimages and Poissons summation formula
8 Homogeneous distributions and principal value distributions
9 Elliptic operators
10 Local solvability ofconstant-coefficientPDE
11 The discrete Fourier transform
12 The fast Fourier transform
A The mighty Gaussian and the sublime gamma function
References
4 SobolevSpaces
1 Sobolev spaces on Rn
2 The complex interpolation method
3 Sobolev spaces on compact manifolds
4 Sobolev spaces on bounded domains
5 The Sobolev spaces H50(Ω)
6 The Schwartzkerneltheorem
7 Sobolev spaces on rough domains
References
5 Linear Elliptic Equations
1 Existence and regularity of solutions to the Dirichlet problem
2 The weak and strong maximum principles
3 The Dirichlet problem on the ba
4 The Riemann mapping theorem (smooth boundary)
5 The Dirichlet problem on a domain with a rough boundary
6 The Riemann mapping theorem (rough boundary)
7 The Neumann boundary problem
8 The Hodge decomposition and harmonic forms
9 Natural boundary problems for the Hodge Laplacian
10 Isothermal coordinates and conformal structures on surfaces
11 General elliptic boundary problems
12 Operator properties ofregular boundary problems
……
6 Linear Evolution Equations
A Outline of FunctionaIAnalysis
B Marufolds Vector Bundles and Lie Groups
……
前言/序言
经典力学:从牛顿定律到拉格朗日与哈密顿体系 作者: [请在此处填写一本虚构的经典力学教材作者姓名,例如:约翰·史密斯] 出版社: [请在此处填写一家虚构的学术出版社名称,例如:环球科学出版社] 版次: 第五版 --- 内容简介 《经典力学:从牛顿定律到拉格朗日与哈密顿体系》是一本全面而深入的经典力学教科书,旨在为物理学、工程学及相关领域的高年级本科生和研究生提供坚实的理论基础和丰富的应用实例。本书的特点在于,它不仅系统地阐述了牛顿力学的基本原理和应用,更着重于介绍解析力学——拉格朗日和哈密顿力学的优雅结构与强大工具,为学生过渡到更高级的理论物理(如量子力学和场论)铺平道路。 本书的结构精心设计,循序渐进,确保读者在掌握基础概念的同时,能够理解理论背后的深刻物理图像和数学结构。 第一部分:牛顿力学的基石 本书的开篇部分严格复习了牛顿运动定律及其在直角坐标系下的直接应用。重点讨论了如何处理约束系统,特别是使用约束力和虚拟功的概念来简化复杂问题的分析。 运动学基础: 对一维、二维和三维运动进行详尽的分析,引入了加速度、角动量和惯性矩等核心概念。 变力问题: 深入探讨了变质量系统(如火箭运动)和系统的动量变化,为能量和守恒定律的引入做准备。 刚体的动力学: 对刚体运动进行全面的考察,包括定轴转动、平面运动以及绕定点的运动。本章特别关注了欧拉角和欧拉方程的应用,这是理解陀螺稳定性的关键。 微扰理论基础: 在处理非线性振动问题时,本书引入了简单的微扰技术,用于分析接近简谐振动的系统,展示了牛顿力学在近似求解复杂问题中的实际作用。 第二部分:解析力学的核心——拉格朗日力学 解析力学是本书的理论核心,它以能量原理为出发点,提供了比牛顿力学更具普遍性和几何意义的描述框架。 广义坐标与约束: 详细解释了引入广义坐标的必要性,并区分了完整约束与非完整约束。引入了虚位移和虚功的概念,这是达朗贝尔原理的基石。 达朗贝尔原理与拉格朗日方程: 从达朗贝尔原理出发,严谨地推导出了拉格朗日方程(欧拉-拉格朗日方程)。通过大量的示例(如单摆、双摆、滑块在曲面上的运动),展示了使用拉格朗日量 $L=T-V$ 求解运动方程的简洁性。 守恒定律与诺特定理: 诺特定理被置于核心地位。本书不仅阐述了诺特定理的内容,更重要的是,它展示了如何利用拉格朗日量中坐标的循环性(对称性)直接导出能量、动量和角动量守恒定律的精确数学形式。 振动分析: 对于耦合振动系统,本书使用矩阵方法,通过求解特征值问题来确定系统的正常模式和固有频率,这是对耦合振动系统进行深入分析的必备工具。 第三部分:相空间结构——哈密顿力学 本书的第三部分将视角提升到相空间,介绍了哈密顿力学,这是连接经典理论与现代物理学的桥梁。 勒让德变换与哈密顿量: 详细介绍了如何通过勒让德变换从拉格朗日量 $L$ 构造哈密顿量 $H$,并讨论了在保守系统中 $H$ 等于总能量的物理意义。 哈密顿正则方程: 导出了哈密顿正则方程组,强调了其作为一组一阶微分方程的优势。 泊松括号与正则变换: 引入了泊松括号,并将其作为判断守恒量和系统时间演化的核心工具。随后,系统地讨论了正则变换的理论,包括生成函数方法,用以简化哈密顿函数的形式。 泊松括号与量子力学: 本章的最后部分,明确指出了泊松括号代数与量子力学中对易子代数之间的同构关系,为读者理解量子化过程提供了必要的铺垫。 第四部分:应用与拓展 本部分关注经典力学在特定高级领域的应用,展示了理论的普适性。 中心力问题: 深入分析了开普勒问题和散射理论。特别关注了通过拉格朗日方法求解行星轨道,以及使用渐进分析处理远处相互作用的情况。 微扰理论的深化: 在拉格朗日框架下,对含时微扰(如电磁场中的带电粒子)进行了详细的分析,引入了平均化方法来处理周期性外力驱动下的系统。 连续介质基础: 本书的收尾部分简要介绍了场论的萌芽。从离散系统过渡到连续系统(如弦的振动),引入了场量的概念,并构建了连续系统的拉格朗日密度和欧拉-拉格朗日方程,为后续学习弹性理论或电磁场理论打下基础。 本书的每一章后都附有大量的习题,难度从基础巩固到研究探索不等,辅以详细的解题提示,旨在训练读者的物理直觉和数学建模能力。通过对经典力学从基础到前沿的全面覆盖,《经典力学:从牛顿定律到拉格朗日与哈密顿体系》是任何有志于深入研究物理学领域的学生不可或缺的参考书。