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数学物理方法(第三版)


作者:
胡嗣柱 倪光炯 主编 林志方 徐建军 修订
定价:
67.00 元
版面字数:
780.00千字
开本:
16开
装帧形式:
平装
页数:
472
最新
印次时间:
2025年11月
ISBN:
978-7-04-064274-2
物料号:
64274-00
出版时间:
2025年11月
读者对象:
高等教育
一级分类:
物理学与天文学类
二级分类:
物理学/应用物理学/天文学专业课程
三级分类:
数学物理方法

本书是在《数学物理方法》(第二版)的基础上结合当前教学改革的实际情况修订而成的。此次修订尽量保持了原书的基本结构和特色,补充了部分具有实用性以及在国内同类教材中较少讨论的内容。例如,通过不同的拉普拉斯像函数,理解比较求解有限长弦振动的驻波法和行波法(含端点反射),并借此介绍吉布斯现象;分别从数学和物理学角度,分析有限区域波动方程的含时格林函数中一个复变函数积分的路径选取,并以此体会狄拉克-普莱姆利关系的应用;比较函数按不同完备本征函数进行展开的优劣,以体验实际应用中本征函数的选取;讨论勒让德多项式和贝塞尔函数分别基于正反递推数值计算方法,以及勒让德多项式在数值积分中的应用等内容。鉴于篇幅限制,此次修订删去原书第二版的最后一章“积分方程简介和非线性偏微分方程初步”,同时增加了一定数量的例题和习题。这进一步提高了本书的实用性,并能满足多层次读者学习的需求。

本书可作为普通高等学校本科物理学类专业数学物理方法课程的教材,也可供相关专业的研究生、教师和科技人员参考。

  • 目录
    • 前辅文
      • 上篇 复变函数论
        • 第一章 复变函数和解析函数
          • §1.1 复数的基本概念
            • 1.1.1 复数及其代数运算
              • 1.1.2 无穷远点
              • §1.2 复变函数及其导数 柯西-黎曼条件
                • 1.2.1 复变函数及其导数
                  • 1.2.2 柯西-黎曼条件
                  • §1.3 解析函数
                    • §1.4 多值函数
                      • 1.4.1 多值函数及其枝点
                        • 1.4.2 黎曼面
                        • §1.5 解析函数的几何性质 保角变换
                          • §1.6 解析函数的物理解释 复势
                            • 1.6.1 平面静电场的复势
                              • *1.6.2 保角变换将平面的复势变为另一平面的复势
                              • 习题
                              • 第二章 复变函数积分 柯西定理和柯西公式
                                • §2.1 复变函数积分及其性质
                                  • 2.1.1 复变函数积分
                                    • 2.1.2 复变函数积分的性质
                                    • §2.2 几个引理
                                      • §2.3 柯西定理
                                        • §2.4 不定积分
                                          • §2.5 柯西公式及其几个推论
                                            • 2.5.1 柯西公式
                                              • 2.5.2 柯西公式的推论
                                              • *§2.6 泊松积分公式
                                                • *2.6.1 半平面区域的情况
                                                  • *2.6.2 圆形区域的情况
                                                  • 习题
                                                  • 第三章 复变函数级数 泰勒级数和洛朗级数 孤立奇点的分类
                                                    • §3.1 复变函数级数和解析函数级数
                                                      • §3.2 幂级数的收敛性
                                                        • 3.2.1 幂级数的收敛性
                                                          • 3.2.2 幂级数的收敛圆
                                                          • §3.3 解析函数的泰勒级数展开
                                                            • 3.3.1 解析函数的泰勒级数
                                                              • 3.3.2 多值函数的泰勒级数
                                                              • §3.4 解析函数的洛朗级数展开
                                                                • §3.5 泰勒级数和洛朗级数展开的几种常用方法
                                                                  • §3.6 孤立奇点的分类和特性
                                                                    • 3.6.1 解析函数的零点及其孤立性
                                                                      • 3.6.2 孤立奇点的分类和特性
                                                                      • 习题
                                                                      • 第四章 解析延拓Γ函数和B函数
                                                                        • §4.1 解析函数的唯一性
                                                                          • 4.1.1 解析延拓
                                                                            • 4.1.2 解析函数的唯一性
                                                                            • §4.2 用泰勒级数进行解析延拓
                                                                              • §4.3 利用函数关系式进行解析延拓 Γ函数
                                                                                • §4.4 B函数
                                                                                  • §4.5 黎曼ζ函数
                                                                                    • 习题
                                                                                    • 第五章 定积分的计算
                                                                                      • §5.1 留数定理和留数的求法
                                                                                        • 5.1.1 留数定理
                                                                                          • 5.1.2 留数的求法
                                                                                          • §5.2 三角函数有理分式的积分:∫02π R(cosx, sinx)dx
                                                                                            • §5.3 无穷积分:∫-∞∞f(x)d和∫-∞∞f(x)eimxdx
                                                                                              • 5.3.1∫-∞∞f(x)dx
                                                                                                • 5.3.2∫-∞∞f(x)eimxdx
                                                                                                • §5.4 积分主值
                                                                                                  • 5.4.1 积分主值和希尔伯特变换
                                                                                                    • *5.4.2 积分∫abf(x)/x-x0±iεdx(a<x0<b)公式
                                                                                                    • §5.5 多值函数积分的两种类型
                                                                                                      • 5.5.1∫0∞xα-1Q(x)d型的积分(α是非整数)
                                                                                                        • 5.5.2∫0∞lnnQ(x)dx(n=0,1,2,……)
                                                                                                        • §5.6 几个特殊积分
                                                                                                          • 5.6.1 菲涅耳积分
                                                                                                            • *5.6.2∫1-1 dx/(1+x2)√1-x2
                                                                                                              • 5.6.3∫-∞∞sinnx/xndx(n为正整数)
                                                                                                                • 5.6.4 应用留数定理计算无穷级数的和
                                                                                                                • 习题
                                                                                                                • 第六章 拉普拉斯变换
                                                                                                                  • §6.1 拉普拉斯变换的定义和基本性质
                                                                                                                    • 6.1.1 拉普拉斯变换的定义
                                                                                                                      • 6.1.2 拉普拉斯变换的基本性质
                                                                                                                      • §6.2 反演问题 梅林反演公式
                                                                                                                        • 6.2.1 反演问题
                                                                                                                          • 6.2.2 梅林反演公式和展开定理
                                                                                                                          • §6.3 求原函数和像函数的几种常用方法
                                                                                                                            • §6.4 线性常微分方程的初值问题
                                                                                                                              • §6.5 点源和瞬时源 δ函数
                                                                                                                                • 6.5.1 δ函数的定义
                                                                                                                                  • 6.5.2 δ函数及其导数的性质
                                                                                                                                    • 6.5.3 δ函数的一个应用(持续作用的力分解为瞬时力)
                                                                                                                                      • *6.5.4 另一个角度理解δ函数
                                                                                                                                      • *§6.6 Z变换和差分方程的求解简介
                                                                                                                                        • *6.6.1 Z变换及其与拉普拉斯变换的关系
                                                                                                                                          • *6.6.2 线性差分方程
                                                                                                                                            • *6.6.3 用Z变换求解二阶常系数线性差分方程
                                                                                                                                            • 习题
                                                                                                                                            • 第七章 傅里叶变换和色散关系
                                                                                                                                              • §7.1 傅里叶级数
                                                                                                                                                • 7.1.1 傅里叶级数
                                                                                                                                                  • 7.1.2 复数形式的傅里叶级数
                                                                                                                                                  • §7.2 傅里叶变换
                                                                                                                                                    • 7.2.1 傅里叶积分和傅里叶变换
                                                                                                                                                      • 7.2.2 傅里叶变换的基本性质
                                                                                                                                                        • 7.2.3 傅里叶变换与不确定关系
                                                                                                                                                          • 7.2.4 傅里叶变换与拉普拉斯变换的比较
                                                                                                                                                          • §7.3 多重傅里叶变换
                                                                                                                                                            • *§7.4 色散关系
                                                                                                                                                              • *7.4.1 色散关系
                                                                                                                                                                • *7.4.2 物理应用实例:色散关系的应用
                                                                                                                                                                  • *7.4.3 物理应用实例:色散与群速度大于光速
                                                                                                                                                                  • *§7.5 小波变换的基本思想
                                                                                                                                                                    • *7.5.1 函数局域化概念和窗函数
                                                                                                                                                                      • *7.5.2 伽博变换
                                                                                                                                                                        • *7.5.3 小波变换
                                                                                                                                                                        • 习题
                                                                                                                                                                        • 第八章 线性常微分方程的级数解法和特殊函数
                                                                                                                                                                          • §8.1 常点邻域方程的级数解 勒让德方程
                                                                                                                                                                            • 8.1.1 常点邻域方程的级数解
                                                                                                                                                                              • 8.1.2 勒让德方程
                                                                                                                                                                              • §8.2 正则奇点邻域方程的级数解 柱贝塞尔方程
                                                                                                                                                                                • 8.2.1 正则奇点邻域方程的级数解
                                                                                                                                                                                  • 8.2.2 柱贝塞尔方程的第一个解
                                                                                                                                                                                    • 8.2.3 寻求柱贝塞尔方程的第二个(线性无关)解
                                                                                                                                                                                      • 8.2.4 再寻柱贝塞尔方程的第二个(线性无关)解
                                                                                                                                                                                      • *§8.3 高斯方程和库默尔方程
                                                                                                                                                                                        • *8.3.1 高斯方程和超几何函数
                                                                                                                                                                                          • *8.3.2 库默尔方程和合流超几何函数
                                                                                                                                                                                          • §8.4 非齐次方程的通解
                                                                                                                                                                                            • 8.4.1 解的解析延拓
                                                                                                                                                                                              • 8.4.2 非齐次方程的通解公式
                                                                                                                                                                                              • 习题
                                                                                                                                                                                            • 下篇 数学物理方程
                                                                                                                                                                                              • 第九章 数学物理方程的定解问题
                                                                                                                                                                                                • §9.1 数学物理方程的导出
                                                                                                                                                                                                  • 9.1.1 弦的横振动方程
                                                                                                                                                                                                    • 9.1.2 杆的纵振动方程
                                                                                                                                                                                                      • 9.1.3 薄膜的振动方程
                                                                                                                                                                                                        • 9.1.4 热传导方程和稳定温度场方程,扩散方程
                                                                                                                                                                                                          • 9.1.5 静电场方程
                                                                                                                                                                                                          • §9.2 二阶线性偏微分方程的分类和简化
                                                                                                                                                                                                            • 9.2.1 二阶方程的分类
                                                                                                                                                                                                              • 9.2.2 二阶方程的标准形式
                                                                                                                                                                                                                • 9.2.3 二阶常系数方程的进一步简化
                                                                                                                                                                                                                  • 9.2.4 多自变量二阶偏微分方程的分类
                                                                                                                                                                                                                  • §9.3 定解问题
                                                                                                                                                                                                                    • §9.4 线性方程的叠加原理
                                                                                                                                                                                                                      • §9.5 定解问题适定性的一些讨论
                                                                                                                                                                                                                        • 习题
                                                                                                                                                                                                                        • 第十章 行波法和分离变量法 本征值问题
                                                                                                                                                                                                                          • §10.1 一维无界区域的自由振动问题 达朗贝尔公式
                                                                                                                                                                                                                            • 10.1.1 行波法和达朗贝尔公式
                                                                                                                                                                                                                              • 10.1.2 解的物理解释
                                                                                                                                                                                                                              • §10.2 一维半无界区域的自由振动问题 初始条件的延拓
                                                                                                                                                                                                                                • 10.2.1 齐次边界条件的情况
                                                                                                                                                                                                                                  • 10.2.2 非齐次边界条件的情况
                                                                                                                                                                                                                                    • 10.2.3 定解问题:从半无界区域到有界区域
                                                                                                                                                                                                                                    • §10.3 一维有界区域自由振动问题的驻波解 分离变量法
                                                                                                                                                                                                                                      • 10.3.1 分离变量法
                                                                                                                                                                                                                                        • 10.3.2 分离变量法的几点说明和主要步骤
                                                                                                                                                                                                                                        • §10.4 非齐次边界条件的齐次化
                                                                                                                                                                                                                                          • §10.5 本征函数法
                                                                                                                                                                                                                                            • §10.6 施图姆-刘维尔型方程的本征值问题
                                                                                                                                                                                                                                              • 10.6.1 本征值问题的一般提法
                                                                                                                                                                                                                                                • 10.6.2 本征值问题的一般性质
                                                                                                                                                                                                                                                  • *10.6.3 高维情况下的本征值问题
                                                                                                                                                                                                                                                  • *§10.7 有限项近似
                                                                                                                                                                                                                                                    • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                    • 第十一章 积分变换法
                                                                                                                                                                                                                                                      • §11.1 无界空间的有源导热问题 傅里叶变换法
                                                                                                                                                                                                                                                        • 11.1.1 一维无源导热问题和基本解
                                                                                                                                                                                                                                                          • 11.1.2 一维有源导热问题
                                                                                                                                                                                                                                                            • 11.1.3 三维导热问题
                                                                                                                                                                                                                                                            • §11.2 三维无界空间的静电场问题
                                                                                                                                                                                                                                                              • §11.3 三维无界空间的受迫振动 泊松公式和推迟势公式
                                                                                                                                                                                                                                                                • 11.3.1 自由振动问题
                                                                                                                                                                                                                                                                  • 11.3.2 受迫振动问题
                                                                                                                                                                                                                                                                  • §11.4 拉普拉斯变换法
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 第十二章 球坐标系下的分离变量法 勒让德多项式和球谐函数
                                                                                                                                                                                                                                                                      • §12.1 正交曲线坐标系 平面圆形区域的定解问题
                                                                                                                                                                                                                                                                        • 12.1.1 正交曲线坐标系和δ函数表达式
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 12.1.2 场量的梯度、散度、旋度和拉普拉斯算符
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 12.1.3 圆形区域拉普拉斯方程的定解问题
                                                                                                                                                                                                                                                                            • §12.2 球坐标系下的分离变量法
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 12.2.1 拉普拉斯方程
                                                                                                                                                                                                                                                                                • 12.2.2 稳恒振动问题
                                                                                                                                                                                                                                                                                • §12.3 轴对称问题 勒让德多项式
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 12.3.1 轴对称问题和勒让德多项式
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 12.3.2 勒让德多项式的常用性质
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • §12.4 非轴对称问题 球谐函数
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 12.4.1 连带勒让德函数
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 12.4.2 球谐函数
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • *§12.5 勒让德函数的补充讨论
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 第十三章 柱坐标系下的分离变量法 贝塞尔函数
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • §13.1 柱坐标系下的分离变量法
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • §13.2 贝塞尔函数
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 13.2.1 贝塞尔函数
                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 13.2.2 本征值问题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • *13.2.3 整数阶贝塞尔函数的数值计算
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • §13.3 虚宗量贝塞尔函数
                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • §13.4 球贝塞尔函数
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 13.4.1 球贝塞尔函数
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 13.4.2 本征值问题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • §13.5 最速下降法 贝塞尔函数的渐近式
                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • *13.5.1 函数的渐近表达式和斯特令公式
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • *13.5.2 最速下降法
                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 13.5.3 非整数阶贝塞尔函数的渐近式
                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • *§13.6 非整数阶贝塞尔函数的积分表示
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • *13.6.1 Γ函数的积分表示
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • *13.6.2 非整数阶贝塞尔函数的积分表示
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • §13.7 可以化为贝塞尔方程的一类方程 艾里方程的有限解
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 第十四章 非齐次方程的定解问题和格林函数法
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • §14.1 三类边界条件的定解问题的解与格林函数
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 14.1.1 无界空间的定解问题与格林函数,第二格林公式
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 14.1.2 形式解
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 14.1.3 边界条件与格林函数
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 14.1.4 格林函数法的物理意义
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • §14.2 格林函数的一般性质
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • §14.3 特殊区域泊松方程狄利克雷问题的格林函数 镜像法
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 14.3.1 半无界空间的情况
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 14.3.2 圆内区域的情况
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 14.3.3 球内区域的情况
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • §14.4 格林函数的一般求法
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 14.4.1 用本征函数族展开
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 14.4.2 一维空间格林函数的有限形式
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • *14.4.3 弗雷德霍姆择一定理和广义格林函数
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • §14.5 无界空间的稳恒振动问题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 14.5.1 特殊球坐标系下格林函数的有限形式
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 14.5.2 特殊柱坐标系下格林函数的有限形式
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 14.5.3 一般球坐标系下格林函数的级数形式
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 14.5.4 一般柱坐标系下格林函数的级数形式
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 14.5.5 平面波用球面波展开
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 14.5.6 平面波用柱面波展开
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • *§14.6 受迫振动问题与含时格林函数
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • *14.6.1 受迫振动问题的解与含时格林函数
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • *14.6.2 三维无界空间的含时格林函数
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • *14.6.3 二维无界空间的含时格林函数
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • *14.6.4 一维无界区间的含时格林函数
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • *14.6.5 有界空间的含时格林函数
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 第十五章 变分法
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • §15.1 变分问题 欧拉-拉格朗日方程
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 15.1.1 变分问题和欧拉-拉格朗日方程
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 15.1.2 E–L方程的几种推广情况
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • §15.2 带约束条件的变分问题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 15.2.1 约束条件是J[y]=C(常数)的变分问题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 15.2.2 测地线问题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • *§15.3 端点值可变情况下的变分问题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • §15.4 变分问题与微分方程的求解
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 15.4.1 与本征值问题的联系
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 15.4.2 与定解问题的联系
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 15.4.3 瑞利–里兹方法
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 附录
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 附录 A希尔伯特空间简介
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • §A.1 线性空间
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • §A.2 内积空间
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • §A.3 希尔伯特空间
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 部分习题参考答案
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 主要参考书目
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 外国人名英汉对照表
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 索引

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