Advanced Mathematical Methods for Scientists and Engineers I

Asymptotic Methods and Perturbation Theory

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Author: Carl M. Bender,Steven A. Orszag

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 1475730691

Category: Mathematics

Page: 593

View: 4067

A clear, practical and self-contained presentation of the methods of asymptotics and perturbation theory for obtaining approximate analytical solutions to differential and difference equations. Aimed at teaching the most useful insights in approaching new problems, the text avoids special methods and tricks that only work for particular problems. Intended for graduates and advanced undergraduates, it assumes only a limited familiarity with differential equations and complex variables. The presentation begins with a review of differential and difference equations, then develops local asymptotic methods for such equations, and explains perturbation and summation theory before concluding with an exposition of global asymptotic methods. Emphasizing applications, the discussion stresses care rather than rigor and relies on many well-chosen examples to teach readers how an applied mathematician tackles problems. There are 190 computer-generated plots and tables comparing approximate and exact solutions, over 600 problems of varying levels of difficulty, and an appendix summarizing the properties of special functions.

Gewöhnliche Differentialgleichungen

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Author: Vladimir I. Arnold

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642564801

Category: Mathematics

Page: 344

View: 1675

nen (die fast unverändert in moderne Lehrbücher der Analysis übernommen wurde) ermöglichten ihm nach seinen eigenen Worten, "in einer halben Vier telstunde" die Flächen beliebiger Figuren zu vergleichen. Newton zeigte, daß die Koeffizienten seiner Reihen proportional zu den sukzessiven Ableitungen der Funktion sind, doch ging er darauf nicht weiter ein, da er zu Recht meinte, daß die Rechnungen in der Analysis bequemer auszuführen sind, wenn man nicht mit höheren Ableitungen arbeitet, sondern die ersten Glieder der Reihenentwicklung ausrechnet. Für Newton diente der Zusammenhang zwischen den Koeffizienten der Reihe und den Ableitungen eher dazu, die Ableitungen zu berechnen als die Reihe aufzustellen. Eine von Newtons wichtigsten Leistungen war seine Theorie des Sonnensy stems, die in den "Mathematischen Prinzipien der Naturlehre" ("Principia") ohne Verwendung der mathematischen Analysis dargestellt ist. Allgemein wird angenommen, daß Newton das allgemeine Gravitationsgesetz mit Hilfe seiner Analysis entdeckt habe. Tatsächlich hat Newton (1680) lediglich be wiesen, daß die Bahnkurven in einem Anziehungsfeld Ellipsen sind, wenn die Anziehungskraft invers proportional zum Abstandsquadrat ist: Auf das Ge setz selbst wurde Newton von Hooke (1635-1703) hingewiesen (vgl. § 8) und es scheint, daß es noch von weiteren Forschern vermutet wurde.

Distributionen Und Hilbertraumoperatoren

Mathematische Methoden Der Physik

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Author: Philippe Blanchard,Erwin Brüning

Publisher: Springer

ISBN: 9783211825075

Category: Science

Page: 375

View: 5191

Das Buch bietet eine Einführung in die zum Studium der Theoretischen Physik notwendigen mathematischen Grundlagen. Der erste Teil des Buches beschäftigt sich mit der Theorie der Distributionen und vermittelt daneben einige Grundbegriffe der linearen Funktionalanalysis. Der zweite Teil baut darauf auf und gibt eine auf das Wesentliche beschränkte Einführung in die Theorie der linearen Operatoren in Hilbert-Räumen. Beide Teile werden von je einer Übersicht begleitet, die die zentralen Ideen und Begriffe knapp erläutert und den Inhalt kurz beschreibt. In den Anhängen werden einige grundlegende Konstruktionen und Konzepte der Funktionalanalysis dargestellt und wichtige Konsequenzen entwickelt.

Applied Mathematical Methods in Theoretical Physics

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Author: Michio Masujima

Publisher: John Wiley & Sons

ISBN: 3527604901

Category: Science

Page: 11

View: 5899

All there is to know about functional analysis, integral equations and calculus of variations in a single volume. This advanced textbook is divided into two parts: The first on integral equations and the second on the calculus of variations. It begins with a short introduction to functional analysis, including a short review of complex analysis, before continuing a systematic discussion of different types of equations, such as Volterra integral equations, singular integral equations of Cauchy type, integral equations of the Fredholm type, with a special emphasis on Wiener-Hopf integral equations and Wiener-Hopf sum equations. After a few remarks on the historical development, the second part starts with an introduction to the calculus of variations and the relationship between integral equations and applications of the calculus of variations. It further covers applications of the calculus of variations developed in the second half of the 20th century in the fields of quantum mechanics, quantum statistical mechanics and quantum field theory. Throughout the book, the author presents over 150 problems and exercises - many from such branches of physics as quantum mechanics, quantum statistical mechanics, and quantum field theory - together with outlines of the solutions in each case. Detailed solutions are given, supplementing the materials discussed in the main text, allowing problems to be solved making direct use of the method illustrated. The original references are given for difficult problems. The result is complete coverage of the mathematical tools and techniques used by physicists and applied mathematicians Intended for senior undergraduates and first-year graduates in science and engineering, this is equally useful as a reference and self-study guide.

Energy Methods in Dynamics

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Author: Khanh Chau Le,Lu Trong Khiem Nguyen

Publisher: Springer

ISBN: 3319054198

Category: Technology & Engineering

Page: 413

View: 6602

Energy Methods in Dynamics is a textbook based on the lectures given by the first author at Ruhr University Bochum, Germany. Its aim is to help students acquire both a good grasp of the first principles from which the governing equations can be derived, and the adequate mathematical methods for their solving. Its distinctive features, as seen from the title, lie in the systematic and intensive use of Hamilton's variational principle and its generalizations for deriving the governing equations of conservative and dissipative mechanical systems, and also in providing the direct variational-asymptotic analysis, whenever available, of the energy and dissipation for the solution of these equations. It demonstrates that many well-known methods in dynamics like those of Lindstedt-Poincare, Bogoliubov-Mitropolsky, Kolmogorov-Arnold-Moser (KAM), Wentzel–Kramers–Brillouin (WKB), and Whitham are derivable from this variational-asymptotic analysis. This second edition includes the solutions to all exercises as well as some new materials concerning amplitude and slope modulations of nonlinear dispersive waves.

Differentialgleichungen für Dummies

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Author: Steven Holzner

Publisher: John Wiley & Sons

ISBN: 3527658041

Category: Mathematics

Page: 327

View: 353

Als die Gute Fee H?nschen fragte: "was w?nschst Du dir?", antwortete er: "Keine Differentialgleichungen mehr in der Schule": Hans im Gl?ck! Jetzt k?nnen Sie auch auf eine Gute Fee warten, oder sich dieses Buch kaufen. Sie finden hier Hilfe sollten Sie mit linearen und nichtlinearen gew?hnlichen Differentialgleichungen ihre liebe M?he haben, seien sie nun erster, zweiter oder h?herer Ordnung. Sie lernen auch, was Sie zu Laplace Transformation, Potenzreihen und vielen anderen vertrackten Problemen wissen sollten. Sehen Sie der Realit?t ins Auge, mit diesem Buch.

Hydrodynamik

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Author: Etienne Guyon,Jean-Pierre Hulin,Luc Petit

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3322898318

Category: Technology & Engineering

Page: 466

View: 8210

Neben der Herleitung und Darstellung der fundamentalen Gleichungen enthält dieses Lehrbuch sehr viele Beispiele und Anwendungen, so z.B. eine genaue Diskussion des Flugmechanismus sowie der Wirkung der verschiedenen Klappen an Flügeln, und ist daher auch für Dozenten eine Fundgrube zur anschaulichen Auflockerung der Vorlesung. Neben den beiden üblichen Schwerpunktthemen "Dynamik idealer Fluide" und "Verhalten sehr viskoser Fluide" wird das wichtige Thema "Grenzschichten" besonders behandelt. Ein Anhang über suprafluides Helium - ein Beispiel für ein ideales Fluid - rundet das Stoffgebiet ab.

Differentialgleichungen und ihre Anwendungen

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Author: Martin Braun

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642973418

Category: Mathematics

Page: 596

View: 7261

Dieses richtungsweisende Lehrbuch für die Anwendung der Mathematik in anderen Wissenschaftszweigen gibt eine Einführung in die Theorie der gewöhnlichen Differentialgleichungen. Fortran und APL-Programme geben den Studenten die Möglichkeit, verschiedene numerische Näherungsverfahren an ihrem PC selbst durchzurechnen. Aus den Besprechungen: "Die Darstellung ist überall mathematisch streng und zudem ungemein anregend. Abgesehen von manchen historischen Bemerkungen ... tragen dazu die vielen mit ausführlichem Hintergrund sehr eingehend entwickelten praktischen Anwendungen bei. ... Besondere Aufmerksamkeit wird der physikalisch und technisch so wichtigen Frage nach Stabilität von Lösungen eines Systems von Differentialgleichungen gewidmet. Das Buch ist wegen seiner geringen Voraussetzungen und vorzüglichen Didaktik schon für alle Studenten des 3. Semesters geeignet; seine eminent praktische Haltung empfiehlt es aber auch für alle Physiker, die mit Differentialgleichungen und ihren Anwendungen umzugehen haben." #Physikalische Blätter#

Mathematical Methods for Scientists and Engineers

Linear and Nonlinear Systems

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Author: Peter B. Kahn

Publisher: Courier Corporation

ISBN: 0486435164

Category: Mathematics

Page: 469

View: 5155

Appropriate for advanced undergraduate and graduate students in a variety of scientific and engineering fields, this text introduces linear and nonlinear problems and their associated models. The first part covers linear systems, emphasizing perturbation or approximation techniques and asymptotic methods. The second part comprises nonlinear problems, including weakly nonlinear oscillatory systems and nonlinear difference equations. The two parts, both of which include exercises, merge smoothly, and many of the nonlinear techniques arise from the study of the linear systems. 1990 edition. 70 figures. 4 tables. Appendix. Index.

Mathieusche Funktionen und Sphäroidfunktionen

Mit Anwendungen auf Physikalische und Technische Probleme

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Author: Josef Meixner,Friedrich Wilhelm Schäfke

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3662009412

Category: Mathematics

Page: 414

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Stochastic Integrals

An Introduction

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Author: Heinrich von Weizsäcker

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3663139239

Category: Mathematics

Page: 332

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Formeln und Sätze für die Speziellen Funktionen der Mathematischen Physik

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Author: Wilhelm Magnus,Fritz Oberhettinger

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 366241791X

Category: Science

Page: 172

View: 3069

Dieser Buchtitel ist Teil des Digitalisierungsprojekts Springer Book Archives mit Publikationen, die seit den Anfängen des Verlags von 1842 erschienen sind. Der Verlag stellt mit diesem Archiv Quellen für die historische wie auch die disziplingeschichtliche Forschung zur Verfügung, die jeweils im historischen Kontext betrachtet werden müssen. Dieser Titel erschien in der Zeit vor 1945 und wird daher in seiner zeittypischen politisch-ideologischen Ausrichtung vom Verlag nicht beworben.

Bernhard Riemann 1826–1866

Wendepunkte in der Auffassung der Mathematik

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Author: Detlef Laugwitz

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3034889836

Category: Mathematics

Page: 348

View: 1911

Das Riemannsche Integral lernen schon die Schüler kennen, die Theorien der reellen und der komplexen Funktionen bauen auf wichtigen Begriffsbildungen und Sätzen Riemanns auf, die Riemannsche Geometrie ist für Einsteins Gravitationstheorie und ihre Erweiterungen unentbehrlich, und in der Zahlentheorie ist die berühmte Riemannsche Vermutung noch immer offen. Riemann und sein um fünf Jahre jüngerer Freund Richard Dedekind sahen sich als Schüler von Gauss und Dirichlet. Um die Mitte des 19. Jahrhunderts leiteten sie den Übergang zur "modernen Mathematik" ein, der eine in Analysis und Geometrie, der andere in der Algebra mit der Hinwendung zu Mengen und Strukturen. Dieses Buch ist der erste Versuch, Riemanns wissenschaftliches Werk unter einem einheitlichen Gesichtspunkt zusammenzufassend darzustellen. Riemann gilt als einer der Philosophen unter den Mathematikern. Er stellte das Denken in Begriffen neben die zuvor vorherrschende algorithmische Auffassung von der Mathematik, welche die Gegenstände der Untersuchung, in Formeln und Figuren, in Termumformungen und regelhaften Konstruktionen als die allein legitimen Methoden sah. David Hilbert hat als Riemanns Grundsatz herausgestellt, die Beweise nicht durch Rechnung, sondern lediglich durch Gedanken zu zwingen. Hermann Weyl sah als das Prinzip Riemanns in Mathematik und Physik, "die Welt als das erkenntnistheoretische Motiv..., die Welt aus ihrem Verhalten im un- endlich kleinen zu verstehen."

Suchprobleme

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Author: Rudolf Ahlswede,Ingo Wegener

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3322912035

Category: Technology & Engineering

Page: 329

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In den vergangenen drei Jahrzehnten findet man sowohl in theo retisch ausgerichteten als auch in anwendungsorientierten Zeit schriften in zunehmendem Maße Beiträge zum Thema "Suchen". Dabei ist auffallend, daß sehr verschiedenartige Probleme als Suchpro bleme klassifiziert werden und daß Forscher der verschiedenen Fach richtungen häufig sehr wenig über Ergebnisse, die in ihnen nicht vertrauten Gebieten erzielt wurden, informiert sind. Mit diesem Buch wird ein Versuch unternommen, das umfangreiche Material so darzustellen, daß dem Leser ein schneller Einstieg in den Fragenkreis und ein möglichst umfassender Uberblick ermöglicht wird. Es war unser Ziel, die wesentlichen Arbeiten auf dem Gebiet nach neuestem Stand zu behandeln, aber wir erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit in irgendeinem Sinne, da schon der Rahmen dieses Buches einem solchen Verlangen nicht gerecht werden kann. Bei einigen Arbeiten, die es an sich verdient hätten, ausführlich dargestellt zu werden, haben wir uns deshalb auf die Angabe ihrer Ergebnisse beschränkt. Der interessierte Forscher wird so in den Stand versetzt, sich seinen Weg durch die Literatur selbst zu bahnen. Das Buch dürfte für den Experten als Nachschlagewerk nütz lich sein. Aber unser Hauptanliegen ist es, jedem Leser mit der Bereit schaft und der Fähigkeit zu abstraktem, formalen Denken einen Zu gang zu den grundlegenden Ideen, Methoden und Resultaten des Ge bietes zu ermöglichen, die noch nicht in Büchern erschienen sind, aber von ihrer Bedeutung her eine weitere Verbreitung verdienen.

Analyzing Multiscale Phenomena Using Singular Perturbation Methods

American Mathematical Society Short Course, January 5-6, 1998, Baltimore, Maryland

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Author: Jane Cronin,Robert E. O'Malley,American Mathematical Society

Publisher: American Mathematical Soc.

ISBN: 9780821867617

Category: Mathematics

Page: 187

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To understand multiscale phenomena, it is essential to employ asymptotic methods to construct approximate solutions and to design effective computational algorithms. This volume consists of articles based on the AMS Short Course in Singular Perturbations held at the annual Joint Mathematics Meetings in Baltimore (MD). Leading experts discussed the following topics which they expand upon in the book: boundary layer theory, matched expansions, multiple scales, geometric theory, computational techniques, and applications in physiology and dynamic metastability. Readers will find that this text offers an up-to-date survey of this important field with numerous references to the current literature, both pure and applied.

Differentialgeometrie

Kurven - Flächen - Mannigfaltigkeiten

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Author: Wolfgang Kühnel

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3834896551

Category: Mathematics

Page: 280

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Dieses Buch ist eine Einführung in die Differentialgeometrie. Zunächst geht es um die klassischen Aspekte wie die Geometrie von Kurven und Flächen, bevor dann höherdimensionale Flächen sowie abstrakte Mannigfaltigkeiten betrachtet werden. Die Nahtstelle ist dabei das zentrale Kapitel "Die innere Geometrie von Flächen". Dieses führt den Leser bis hin zu dem berühmten Satz von Gauß-Bonnet, der ein entscheidendes Bindeglied zwischen lokaler und globaler Geometrie darstellt. Die zweite Hälfte des Buches ist der Riemannschen Geometrie gewidmet. Den Abschluss bildet ein Kapitel über "Einstein-Räume", die eine große Bedeutung sowohl in der "Reinen Mathematik" als auch in der Allgemeinen Relativitätstheorie von A. Einstein haben. Es wird großer Wert auf Anschaulichkeit gelegt, was durch zahlreiche Abbildungen unterstützt wird. Im Laufe der Neuauflagen wurde der Text erweitert, neue Aufgaben wurden hinzugefügt und am Ende des Buches wurden zusätzliche Hinweise zur Lösung der Übungsaufgaben ergänzt. Der Text wurde für die fünfte Auflage gründlich durchgesehen und an einigen Stellen verbessert.