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: 9780387989310

Category: Mathematics

Page: 593

View: 9403

This book gives 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. These methods allow one to analyze physics and engineering problems that may not be solvable in closed form. The presentation provides insights that will be useful in approaching new problems.

Precision Cosmology

The First Half Million Years

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Author: Bernard J. T. Jones

Publisher: Cambridge University Press

ISBN: 110812450X

Category: Science

Page: N.A

View: 7461

Cosmology seeks to characterise our Universe in terms of models based on well-understood and tested physics. Today we know our Universe with a precision that once would have been unthinkable. This book develops the entire mathematical, physical and statistical framework within which this has been achieved. It tells the story of how we arrive at our profound conclusions, starting from the early twentieth century and following developments up to the latest data analysis of big astronomical datasets. It provides an enlightening description of the mathematical, physical and statistical basis for understanding and interpreting the results of key space- and ground-based data. Subjects covered include general relativity, cosmological models, the inhomogeneous Universe, physics of the cosmic background radiation, and methods and results of data analysis. Extensive online supplementary notes, exercises, teaching materials, and exercises in Python make this the perfect companion for researchers, teachers and students in physics, mathematics, and astrophysics.

Partielle Differentialgleichungen und numerische Methoden

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Author: Stig Larsson,Vidar Thomee

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3540274227

Category: Mathematics

Page: 272

View: 9106

Das Buch ist für Studenten der angewandten Mathematik und der Ingenieurwissenschaften auf Vordiplomniveau geeignet. Der Schwerpunkt liegt auf der Verbindung der Theorie linearer partieller Differentialgleichungen mit der Theorie finiter Differenzenverfahren und der Theorie der Methoden finiter Elemente. Für jede Klasse partieller Differentialgleichungen, d.h. elliptische, parabolische und hyperbolische, enthält der Text jeweils ein Kapitel zur mathematischen Theorie der Differentialgleichung gefolgt von einem Kapitel zu finiten Differenzenverfahren sowie einem zu Methoden der finiten Elemente. Den Kapiteln zu elliptischen Gleichungen geht ein Kapitel zum Zweipunkt-Randwertproblem für gewöhnliche Differentialgleichungen voran. Ebenso ist den Kapiteln zu zeitabhängigen Problemen ein Kapitel zum Anfangswertproblem für gewöhnliche Differentialgleichungen vorangestellt. Zudem gibt es ein Kapitel zum elliptischen Eigenwertproblem und zur Entwicklung nach Eigenfunktionen. Die Darstellung setzt keine tiefer gehenden Kenntnisse in Analysis und Funktionalanalysis voraus. Das erforderliche Grundwissen über lineare Funktionalanalysis und Sobolev-Räume wird im Anhang im Überblick besprochen.

Singular Perturbations

Introduction to System Order Reduction Methods with Applications

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Author: Elena Shchepakina,Vladimir Sobolev,Michael P. Mortell

Publisher: Springer

ISBN: 3319095706

Category: Mathematics

Page: 212

View: 8516

These lecture notes provide a fresh approach to investigating singularly perturbed systems using asymptotic and geometrical techniques. It gives many examples and step-by-step techniques, which will help beginners move to a more advanced level. Singularly perturbed systems appear naturally in the modelling of many processes that are characterized by slow and fast motions simultaneously, for example, in fluid dynamics and nonlinear mechanics. This book’s approach consists in separating out the slow motions of the system under investigation. The result is a reduced differential system of lesser order. However, it inherits the essential elements of the qualitative behaviour of the original system. Singular Perturbations differs from other literature on the subject due to its methods and wide range of applications. It is a valuable reference for specialists in the areas of applied mathematics, engineering, physics, biology, as well as advanced undergraduates for the earlier parts of the book, and graduate students for the later chapters.

Divergent Series, Summability and Resurgence III

Resurgent Methods and the First Painlevé Equation

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Author: Eric Delabaere

Publisher: Springer

ISBN: 3319290002

Category: Mathematics

Page: 230

View: 4851

The aim of this volume is two-fold. First, to show how the resurgent methods introduced in volume 1 can be applied efficiently in a non-linear setting; to this end further properties of the resurgence theory must be developed. Second, to analyze the fundamental example of the First Painlevé equation. The resurgent analysis of singularities is pushed all the way up to the so-called “bridge equation”, which concentrates all information about the non-linear Stokes phenomenon at infinity of the First Painlevé equation. The third in a series of three, entitled Divergent Series, Summability and Resurgence, this volume is aimed at graduate students, mathematicians and theoretical physicists who are interested in divergent power series and related problems, such as the Stokes phenomenon. The prerequisites are a working knowledge of complex analysis at the first-year graduate level and of the theory of resurgence, as presented in volume 1.

Differentialgleichungen und ihre Anwendungen

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Author: Martin Braun

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642975151

Category: Mathematics

Page: 598

View: 6884

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#

Perturbation Methods for Engineers and Scientists

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Author: Alan W. Bush

Publisher: CRC Press

ISBN: 9780849386145

Category: Mathematics

Page: 320

View: 4065

The subject of perturbation expansions is a powerful analytical technique which can be applied to problems which are too complex to have an exact solution, for example, calculating the drag of an aircraft in flight. These techniques can be used in place of complicated numerical solutions.

Mathematische Modellierung

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Author: Christof Eck,Harald Garcke,Peter Knabner

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3662543354

Category: Mathematics

Page: 515

View: 3701

Das Lehrbuch bietet eine lebendige und anschauliche Einführung in die mathematische Modellierung von Phänomenen aus den Natur- und Ingenieurwissenschaften. Leser lernen, mathematische Modelle zu verstehen und selbst herzuleiten und finden eine Fülle von Beispielen, u. a. aus den Bereichen chemische Reaktionskinetik, Populationsdynamik, Strömungsdynamik, Elastizitätstheorie und Kristallwachstum. Die Methoden der Linearen Algebra, der Analysis und der Theorie der gewöhnlichen und partiellen Differentialgleichungen werden sorgfältig eingeführt.

Numerik für Ingenieure und Naturwissenschaftler

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Author: Wolfgang Dahmen,Arnold Reusken

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3540764933

Category: Mathematics

Page: 633

View: 4551

Neben einer Einführung in alle grundlegenden numerischen Methodenbausteine illustriert das Lehrbuch anhand komplexer Anwendungen, wie diese Bausteine zu kombinieren sind. Die Themen sind so aufbereitet, dass auf Basisdarstellungen vertiefende Abschnitte folgen. Dem vorangestellt ist jeweils eine mit Beispielen untermauerte Diskussion der Begriffe Kondition und Stabilität. Das Buch ist sowohl für die Numerikausbildung im Mathematikstudium geeignet als auch für eine einsemestrige oder weiterführende Numerik-Vorlesung im Ingenieurstudium.

Synergetik

Eine Einführung Nichtgleichgewichts-Phasenübergänge und Selbstorganisation in Physik, Chemie und Biologie

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Author: Hermann Haken

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642967752

Category: Science

Page: N.A

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Vorlesungen über partielle Differentialgleichungen

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Author: Vladimir I. Arnold

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3540350314

Category: Mathematics

Page: 174

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Nach seinem bekannten und viel verwendeten Buch über gewöhnliche Differentialgleichungen widmet sich der berühmte Mathematiker Vladimir Arnold nun den partiellen Differentialgleichungen in einem neuen Lehrbuch. In seiner unnachahmlich eleganten Art führt er über einen geometrischen, anschaulichen Weg in das Thema ein, und ermöglicht den Lesern so ein vertieftes Verständnis der Natur der partiellen Differentialgleichungen. Für Studierende der Mathematik und Physik ist dieses Buch ein Muss. Wie alle Bücher Vladimir Arnolds ist dieses Buch voller geometrischer Erkenntnisse. Arnold illustriert jeden Grundsatz mit einer Abbildung. Das Buch behandelt die elementarsten Teile des Fachgebiets and beschränkt sich hauptsächlich auf das Cauchy-Problem und das Neumann-Problems für die klassischen Lineargleichungen der mathematischen Physik, insbesondere auf die Laplace-Gleichung und die Wellengleichung, wobei die Wärmeleitungsgleichung und die Korteweg-de-Vries-Gleichung aber ebenfalls diskutiert werden. Die physikalische Intuition wird besonders hervorgehoben. Eine große Anzahl von Problemen ist übers ganze Buch verteilt, und ein ganzer Satz von Aufgaben findet sich am Ende. Was dieses Buch so einzigartig macht, ist das besondere Talent Arnolds, ein Thema aus einer neuen, frischen Perspektive zu beleuchten. Er lüftet gerne den Schleier der Verallgemeinerung, der so viele mathematische Texte umgibt, und enthüllt die im wesentlichen einfachen, intuitiven Ideen, die dem Thema zugrunde liegen. Das kann er besser als jeder andere mathematische Autor.

Feynmans verschollene Vorlesung

die Bewegung der Planeten um die Sonne

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Author: David L. Goodstein,Judith R. Goodstein

Publisher: N.A

ISBN: 9783492229944

Category:

Page: 232

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